Міністерство загальної та професійної
освіти РФ
Тульський державний університет
Кафедра автоматики і телемеханіки
Проектування приводу горизонтального каналу
наведення і стабілізації ОЕС
Пояснювальна записка до дипломного ПРОЕКТУ
Тула 1998р.
Зміст
"1-3"
Введення ................................................. .................................................. ........ 6
1. Обгрунтування актуальності теми та постановка задачі ............................. 8
2. Огляд літератури з стежить приводам ............................................. 10
3. Розробка алгоритму проектування слідкуючого приводу .................. 13
4. Визначення залежності швидкості та прискорення наведення АОП від дальності 15
5. Розрахунок потрібної потужності ЕДВ .............................................. .............. 18
6. Визначення типу і параметрів ЕДВ ............................................. ......... 19
Найменування характеристик ................................................ ....................... 20
7. Розрахунок зон роботи слідкуючого приводу ............................................. ....... 22
8. Визначення параметрів математичної моделі двигуна ................. 24
9. Формування швидкісного контуру приводу ГН .................................. 29
10. Визначення параметрів коригувальних пристроїв швидкісного приводу 34
11. Формування контуру наведення та стабілізацію з визначенням параметрів коригувальних пристроїв ........................................ ................................. 38
12. Визначення точносних характеристик ............................................... 47
13. Розробка конструкції та технологія виготовлення БО слідкуючого приводу 50
13.1. Конструкція плати БО приводу .............................................. ............ 50
13.2. Технологічна частина ................................................ ......................... 54
13.3. Розрахунок показників надійності БО слідкуючого приводу .................... 56
14. Охорона праці та навколишнього середовища ............................................. ......... 59
14.1. Охорона праці ................................................ ........................................ 59
14.1.1. Аналіз шкідливих і небезпечних виробничих факторів .............. 59
14.1.2. Вимоги до виробничого приміщення ............................... 60
14.1.3. Мікрокліматичні умови виробничого приміщення та вентиляція. 62
14.1.4. Вимоги до освітлення виробничого приміщення .............. 66
14.1.5. Техніка безпеки ................................................ ....................... 68
14.2. Охорона навколишнього середовища ............................................... ................. 71
15. Організаційно-економічний розділ .............................................. .. 77
15.1. Складання і розрахунок мережного графіка ............................................. . 77
15.2. Розрахунок витрат на проектування і виготовлення слідкуючого електроприводу 85
Висновок ................................................. .................................................. . 93
Бібліографічний список ................................................ ........................... 94
Програми ................................................. .................................................. 96
Конструкторсько-технологічний розділ включають в себе розробку конструкції друкованої плати БО приводу, складання технологічного процесу її виготовлення, проводиться розрахунок теплового режиму роботи плати і надійність експлуатації пристрою.
Велика увага приділена охороні праці та навколишнього середовища. Проводиться розрахунок параметрів виробництва друкованих плат БО приводу ГКНіС: кількості людей, зайнятих безпосередньо виготовленням виробів, розмірів цеху, розміщення устаткування, вентиляції, освітлення. Визначається категорія пожежобезпеки виробництва, схема евакуації людей при пожежі і розташування протипожежного обладнання
Економічної частина включає в себе складання мережного плану проектування та виготовлення дослідного зразка приводу ГКНіС ОЕС, розрахунок критичного шляху і собівартості ДКР та вартості дослідного зразка приводу ГКНіС.
У системах управління широке застосування одержали пристрої з механічним виходом, тобто автоматизовані приводи, в яких у переважній більшості випадків переміщення вихідної ланки пропорційно (або дорівнює) вхідний керуючої координаті. Автоматизовані приводи з зазначеними властивостями відносяться до класу систем, що стежать.
Вихідний вал слідкуючого приводу з певним ступенем точності відтворює у вигляді механічного переміщення вхідний сигнал, що управляє. При цьому виконавчий двигун повинен долати наявні на вихідному валу навантаження (впливи) і розвивати швидкості і прискорення, що забезпечують його стеження за вхідним керуючим впливом, а система управління двигуном повинна забезпечувати необхідну точність спостереження, які, як правило, повинні володіти високою динамічною точністю.
Необхідні динамічні властивості приводу і типові закони зміни керуючих і збурюючих впливів залежать від призначення системи управління в цілому і функцій, які виконуються в ній приводом. За цими ознаками стежать можуть бути розбиті на наступні групи: приводи систем автоматичного супроводу, приводи пускових пристроїв, приводи пристроїв гіростабілізований платформ, приладові приводи і т.д.
Дана робота присвячена проектуванню приводу системи, що відноситься до класу систем автоматичного супроводу (САС). До цієї групи відносяться приводи широкого класу систем, призначених для спостереження за об'єктами, що переміщаються в просторі (приводи систем радіолокаційних камер, оптичних візирів, координаторів, астрооріентіров). Вимоги до динаміки визначаються законом руху об'єкта та умовами найкращою фільтрації випадкової складової вхідного сигналу. Необхідно враховувати і значні збурення у вигляді «вітрового моменту». Приводи, встановлені на рухомому підставі, повинні забезпечувати високу точність відпрацювання кутових коливань підстави.
Основні завдання проектування полягають у виявленні необхідних динамічних властивостей приводу, у виборі виконавчого двигуна, що володіє потрібними граничними динамічними можливостями, визначенні методу розробки системи управління, яка при максимальній простоті і надійності і мінімальних габаритах і вазі забезпечує необхідної динаміки й точність.
При проведенні розрахунків були використана пакети прикладних програм МаthCAD 6.0 plus, МаthCAD 7.0 і MathLab 5.0.
Застосування сучасних стежать приводів практично у всіх галузях господарства і промисловості, обумовлено необхідністю підвищення якості продукції, що випускається.
Застосування сучасних стежать приводів у військовій техніці є необхідним чинником, який сприяє підвищенню тактико-технічних характеристик систем спостереження і ведення вогню. Точність, швидкість, якість і надійність роботи сучасного озброєння при забезпеченні бойової готовності армії і в бойових умовах відіграє важливу роль у підтримці обороноздатності країни.
Завданням даного дипломного проекту є проектування і розрахунок слідкуючого приводу горизонтального каналу наведення і стабілізації ОЕС, призначеного для супроводу об'єкта спостереження.
Щоб забезпечити високі статичні та динамічні характеристики слідкуючого приводу необхідно правильно спроектувати і розрахувати його, чому і буде присвячена дана робота.
Вихідні дані для розрахунку:
1) Об'єкт спостереження:
Діаметр корпусу d = 0,5 м;
Довжина корпусу l = 4,5 м;
Швидкість руху Vo = 600 м / c;
Коефіцієнт випромінювання об'єкта e = 0,8;
Характеристики руху об'єкту:
Параметр руху Р = 500 м;
Висота руху Н = 300 м;
Дальність супроводу не менш Dc = 6 км;
2) Атмосфера:
Метеовідімость Мдв = 20 км;
Відносна вологість r = 90%;
Температура окр. середовища життє t = 15 0 C;
3) Привід:
Момент інерції обертається АОП J ГН = 8 кгžм 2;
Маса навантаження m Н = 170 кг;
Максимальний збурює момент М В = 50 Нžм:
статичний момент опору повороту М СТ = 30 Нžм,
аеродинамічний момент М Аер = 15 Нžм,
статичний момент неуравноешіванія М НЕУР = 5 Нžм;
Нижня частота власних коливань f K = 100 Гц;
Кути наведення від -90 0 до +90 0;
Наведення: швидкість MAX = 100 0 / c, прискорення = 220 0 / с 2, швидкість MIN = 0,02 0 / c.
У книзі «Проектування стежать систем» під редакцією д.т.н., професора Л.В. Рабиновича 1969 року випуску [1] викладено теоретичні засади та методика розрахунку і проектування стежать приводів. Розглянуто метод вибору виконавчого двигуна по граничним динамічним можливостям і енергетиці, синтез слідкуючих систем, близьких до лінійних, що забезпечують задану динамічну точність. Висвітлено методи підвищення динамічної точності, засновані на комбінованому управлінні та теорії інваріантності, і методи обліку та аналізу впливу нелінійностей з використанням логарифмічних характеристик. Наведено методи розрахунку та проектування релейних систем, в тому числі оптимальних за швидкодією, розглянуті особливості проектування механічних передач.
У двох книгах «ЩоСтежать приводи» під редакцією д.т.н., професора Б.К. Чемоданова 1976 [2] викладено основні питання теорії і проектування одноканальних та двоканальних слідкуючих приводів. Розглянуто методи аналізу і синтезу як безперервних, так і дискретних (імпульсних і цифрових) стежать приводів. Значну увагу приділено динаміці стежать приводів, що мають у своєму складі різні нелінійні ланки. Наведено основні енергетичні співвідношення і дано аналіз впливу обмеження потужності джерел енергії на роботу слідкуючого приводу.
Книги І.М. Макарова і Б.М. Менського «Лінійні автоматичні системи» 1982 року [3] і "Технічна кібернетика. Теорія автоматичного регулювання »під редакцією д.т.н., професора В.В. Солодовникова 1967 [5] містять відомості з теорії безперервних лінійних систем автоматичного регулювання та великий довідковий матеріал для їх аналізу і синтезу. У них розглядаються загальні диференціальні рівняння, методи структурного перетворення, статичні і динамічні характеристики САР. Основну увагу приділено стаціонарних систем при детермінованих зовнішніх впливах. Наводяться методи аналізу стійкості, якості та перехідних процесів безперервних лінійних систем. Наведено багато типових схем і прикладів розрахунку.
Книга В.А. Бесекерскій і Є.П. Попова «Теорія систем автоматичного регулювання» [4], являє собою монографію, присвячену систематичному викладу теорії автоматичного регулювання та керування. Вона містить всі основні розділи ТАУ: теорію звичайних і особливих лінійних систем, теорію нелінійних, адаптивних і цифрових систем.
У праці фахівця з ФРН Р. Ізермана «Цифрові системи управління» 1984 року [6] розглянуті сучасні методи розрахунку і проектування цифрових систем управління з детермінованими і випадковими збуреннями. Значно-ве увагу приділено теорії многосвязанних і адаптивних систем.
Книга Х. Гурецького «Аналіз і синтез систем керування з запізненням» 1974 року [7] присвячена викладу методів аналізу лінійних, нелінійних і імпульсних систем автоматичного регулювання з запізненням і методів вибору параметрів типових регуляторів. Велику увагу приділено математичному опису та ідентифікації об'єктів регулювання з запізненням.
У підручнику М.А. Павловського «Теорія гіроскопів» 1986 р. [8] викладаються основи теорії механічних гіроскопів, дана елементарна теорія гіроскопів і гіроскопічних явищ. Значну увагу приділено методам складання рівнянь (як точних, так і наближених) руху гіроскопів як системи твердих тіл. Розглянуто особливості поведінки двох-і триступеневу гіроскопів як на нерухомому, так і на рухомому підставі з урахуванням моментів сил сухого, в'язкого тертя, технологічних похибок виготовлення та складання приладів, пружних деформацій елементів підвісу.
Показано вплив різних типів корекції гіроскопів на їх стійкість і похибки на рухомому підставі. Наведено різні методи зменшення збурюючих моментів і автокомпенсація доглядів гмроскопа (застосуванням двухгіроскопних систем, обертанням підвісу, застосуванням динамічних поглиначів коливань, віброзахисту). Вказані возмущающие моменти, які не усуваються тим чи іншим методом.
Коротко викладена теорія Невозмущающее маятників.
Належну увагу приділено викладу основ теорії і причин похибок вібраційних гіроскопів різних типів.
У підручнику А.А. Одинцова «Теорія і розрахунок гіроскопічних приладів» 1985 року випуску [9] рассмотрни гіроскопічні прилади двох типів: побудовники характерних напрямків в опорній (як правило, земної) системі координат (гірокомпас, гіровертикалі, гірокомпас напрямів тощо) і вимірювальні перетворювачі параметрів руху об'єктів (гіротахометри, гіроінтегратори лінійних прискорень і ін)
Викладено принципи побудови і роботи приладів, методика складання їх математичних моделей з урахуванням основних перешкод, розрахунок похибок, шляхи підвищення точності вимірювань.
Приводи напівавтоматичних систем спостереження, розміщені на нерухомому підставі, замикаються за швидкістю виконавчого двигуна. Тому доцільно розглянути спочатку проектування замкнутого по швидкості приводу.
Аналіз динамічних можливостей і енергетичних характеристик приводу є важливим етапом процесу проектування, який слід проводити безпосередньо після виявлення технічних вимог до приводу.
Значення швидкостей і прискорень, які може розвивати реальний привід, обмежений по величині. Якщо потрібні швидкості і прискорення вище тих значень, які здатний забезпечувати привід, то спроби отримання задовільного функціонування приводу введенням будь - яких коригувальних пристроїв будуть безуспішні. Ніяка система управління виконавчим двигуном не може забезпечити необхідні моменти або швидкості, якщо вони не закладені в самій конструкції виконавчого механізму. Коригувальні пристрої призначені для забезпечення необхідної точності приводу і більш повного використання його динамічних можливостей.
Потужність, яку привід може розсіювати, не нагріваючись понад допустимої температури, також обмежена за величиною. Якщо потужність, що втрачається в приводі в процесі роботи в заданому режимі, вище допустимої, то необхідно використовувати додаткові заходи охолодження, скоротити час роботи або застосувати інший, більш потужний привід. Тому аналіз енергетичних характеристик приводу також повинен передувати розрахунку його динаміки. освіти РФ
Тульський державний університет
Кафедра автоматики і телемеханіки
Проектування приводу горизонтального каналу
наведення і стабілізації ОЕС
Пояснювальна записка до дипломного ПРОЕКТУ
Тула 1998р.
Зміст
"1-3"
Введення ................................................. .................................................. ........ 6
1. Обгрунтування актуальності теми та постановка задачі ............................. 8
2. Огляд літератури з стежить приводам ............................................. 10
3. Розробка алгоритму проектування слідкуючого приводу .................. 13
4. Визначення залежності швидкості та прискорення наведення АОП від дальності 15
5. Розрахунок потрібної потужності ЕДВ .............................................. .............. 18
6. Визначення типу і параметрів ЕДВ ............................................. ......... 19
Найменування характеристик ................................................ ....................... 20
7. Розрахунок зон роботи слідкуючого приводу ............................................. ....... 22
8. Визначення параметрів математичної моделі двигуна ................. 24
9. Формування швидкісного контуру приводу ГН .................................. 29
10. Визначення параметрів коригувальних пристроїв швидкісного приводу 34
11. Формування контуру наведення та стабілізацію з визначенням параметрів коригувальних пристроїв ........................................ ................................. 38
12. Визначення точносних характеристик ............................................... 47
13. Розробка конструкції та технологія виготовлення БО слідкуючого приводу 50
13.1. Конструкція плати БО приводу .............................................. ............ 50
13.2. Технологічна частина ................................................ ......................... 54
13.3. Розрахунок показників надійності БО слідкуючого приводу .................... 56
14. Охорона праці та навколишнього середовища ............................................. ......... 59
14.1. Охорона праці ................................................ ........................................ 59
14.1.1. Аналіз шкідливих і небезпечних виробничих факторів .............. 59
14.1.2. Вимоги до виробничого приміщення ............................... 60
14.1.3. Мікрокліматичні умови виробничого приміщення та вентиляція. 62
14.1.4. Вимоги до освітлення виробничого приміщення .............. 66
14.1.5. Техніка безпеки ................................................ ....................... 68
14.2. Охорона навколишнього середовища ............................................... ................. 71
15. Організаційно-економічний розділ .............................................. .. 77
15.1. Складання і розрахунок мережного графіка ............................................. . 77
15.2. Розрахунок витрат на проектування і виготовлення слідкуючого електроприводу 85
Висновок ................................................. .................................................. . 93
Бібліографічний список ................................................ ........................... 94
Програми ................................................. .................................................. 96
Реферат
Даний дипломний проект присвячений проектуванню приводу горизонтального каналу наведення і стабілізації (ГКНіС) ОЕС і включає в себе розрахунок параметрів двигуна приводу, розробку швидкісного і позиційного контуру стежить системи, складання функціональної схеми та структурної схеми лінійної математичної моделі слідкуючого приводу. Синтез системи проводиться виходячи з вимог щодо часу перекидання і точності стеження за рухомим об'єктом в умовах впливу качок на носій стежить системи.Конструкторсько-технологічний розділ включають в себе розробку конструкції друкованої плати БО приводу, складання технологічного процесу її виготовлення, проводиться розрахунок теплового режиму роботи плати і надійність експлуатації пристрою.
Велика увага приділена охороні праці та навколишнього середовища. Проводиться розрахунок параметрів виробництва друкованих плат БО приводу ГКНіС: кількості людей, зайнятих безпосередньо виготовленням виробів, розмірів цеху, розміщення устаткування, вентиляції, освітлення. Визначається категорія пожежобезпеки виробництва, схема евакуації людей при пожежі і розташування протипожежного обладнання
Економічної частина включає в себе складання мережного плану проектування та виготовлення дослідного зразка приводу ГКНіС ОЕС, розрахунок критичного шляху і собівартості ДКР та вартості дослідного зразка приводу ГКНіС.
Введення
Автоматичне управління різними об'єктами призводить до необхідності розробки створення складних систем, що включають в себе обчислювальні машини, автоматичні регулятори, виконавчі пристрої тощоУ системах управління широке застосування одержали пристрої з механічним виходом, тобто автоматизовані приводи, в яких у переважній більшості випадків переміщення вихідної ланки пропорційно (або дорівнює) вхідний керуючої координаті. Автоматизовані приводи з зазначеними властивостями відносяться до класу систем, що стежать.
Вихідний вал слідкуючого приводу з певним ступенем точності відтворює у вигляді механічного переміщення вхідний сигнал, що управляє. При цьому виконавчий двигун повинен долати наявні на вихідному валу навантаження (впливи) і розвивати швидкості і прискорення, що забезпечують його стеження за вхідним керуючим впливом, а система управління двигуном повинна забезпечувати необхідну точність спостереження, які, як правило, повинні володіти високою динамічною точністю.
Необхідні динамічні властивості приводу і типові закони зміни керуючих і збурюючих впливів залежать від призначення системи управління в цілому і функцій, які виконуються в ній приводом. За цими ознаками стежать можуть бути розбиті на наступні групи: приводи систем автоматичного супроводу, приводи пускових пристроїв, приводи пристроїв гіростабілізований платформ, приладові приводи і т.д.
Дана робота присвячена проектуванню приводу системи, що відноситься до класу систем автоматичного супроводу (САС). До цієї групи відносяться приводи широкого класу систем, призначених для спостереження за об'єктами, що переміщаються в просторі (приводи систем радіолокаційних камер, оптичних візирів, координаторів, астрооріентіров). Вимоги до динаміки визначаються законом руху об'єкта та умовами найкращою фільтрації випадкової складової вхідного сигналу. Необхідно враховувати і значні збурення у вигляді «вітрового моменту». Приводи, встановлені на рухомому підставі, повинні забезпечувати високу точність відпрацювання кутових коливань підстави.
Основні завдання проектування полягають у виявленні необхідних динамічних властивостей приводу, у виборі виконавчого двигуна, що володіє потрібними граничними динамічними можливостями, визначенні методу розробки системи управління, яка при максимальній простоті і надійності і мінімальних габаритах і вазі забезпечує необхідної динаміки й точність.
При проведенні розрахунків були використана пакети прикладних програм МаthCAD 6.0 plus, МаthCAD 7.0 і MathLab 5.0.
1. Обгрунтування актуальності теми та постановка задачі
Автоматизація процесів управління різними об'єктами супроводжується широким використанням стежать приводів. Стежать, знайшли застосування в багатьох областях техніки. Вони використовуються в системах управління металорізальними верстатами, металургійними прокатними станами, крокуючими екскаваторами, в системах управління маніпуляторами, у моделюючих стендах, в системах управління об'єктами озброєння і т.д. Вже з цього короткого переліку видно, наскільки значна кількість завдань, вирішення яких може бути покладено на приводи, що стежать.Застосування сучасних стежать приводів практично у всіх галузях господарства і промисловості, обумовлено необхідністю підвищення якості продукції, що випускається.
Застосування сучасних стежать приводів у військовій техніці є необхідним чинником, який сприяє підвищенню тактико-технічних характеристик систем спостереження і ведення вогню. Точність, швидкість, якість і надійність роботи сучасного озброєння при забезпеченні бойової готовності армії і в бойових умовах відіграє важливу роль у підтримці обороноздатності країни.
Завданням даного дипломного проекту є проектування і розрахунок слідкуючого приводу горизонтального каналу наведення і стабілізації ОЕС, призначеного для супроводу об'єкта спостереження.
Щоб забезпечити високі статичні та динамічні характеристики слідкуючого приводу необхідно правильно спроектувати і розрахувати його, чому і буде присвячена дана робота.
Вихідні дані для розрахунку:
1) Об'єкт спостереження:
Діаметр корпусу d = 0,5 м;
Довжина корпусу l = 4,5 м;
Швидкість руху Vo = 600 м / c;
Коефіцієнт випромінювання об'єкта e = 0,8;
Характеристики руху об'єкту:
Параметр руху Р = 500 м;
Висота руху Н = 300 м;
Дальність супроводу не менш Dc = 6 км;
2) Атмосфера:
Метеовідімость Мдв = 20 км;
Відносна вологість r = 90%;
Температура окр. середовища життє t = 15 0 C;
3) Привід:
Момент інерції обертається АОП J ГН = 8 кгžм 2;
Маса навантаження m Н = 170 кг;
Максимальний збурює момент М В = 50 Нžм:
статичний момент опору повороту М СТ = 30 Нžм,
аеродинамічний момент М Аер = 15 Нžм,
статичний момент неуравноешіванія М НЕУР = 5 Нžм;
Нижня частота власних коливань f K = 100 Гц;
Кути наведення від -90 0 до +90 0;
Наведення: швидкість MAX = 100 0 / c, прискорення = 220 0 / с 2, швидкість MIN = 0,02 0 / c.
2. Огляд літератури з стежить приводам
В даний час, у зв'язку з широким застосуванням і розвитком стежать систем, є безліч публікацій і видань з СС. У ході виконання дипломного проекту був проведений пошук та огляд літератури з стежить приводам та супутньої тематики (ТАУ і т.п.), в результаті чого отримано такі відомості.У книзі «Проектування стежать систем» під редакцією д.т.н., професора Л.В. Рабиновича 1969 року випуску [1] викладено теоретичні засади та методика розрахунку і проектування стежать приводів. Розглянуто метод вибору виконавчого двигуна по граничним динамічним можливостям і енергетиці, синтез слідкуючих систем, близьких до лінійних, що забезпечують задану динамічну точність. Висвітлено методи підвищення динамічної точності, засновані на комбінованому управлінні та теорії інваріантності, і методи обліку та аналізу впливу нелінійностей з використанням логарифмічних характеристик. Наведено методи розрахунку та проектування релейних систем, в тому числі оптимальних за швидкодією, розглянуті особливості проектування механічних передач.
У двох книгах «ЩоСтежать приводи» під редакцією д.т.н., професора Б.К. Чемоданова 1976 [2] викладено основні питання теорії і проектування одноканальних та двоканальних слідкуючих приводів. Розглянуто методи аналізу і синтезу як безперервних, так і дискретних (імпульсних і цифрових) стежать приводів. Значну увагу приділено динаміці стежать приводів, що мають у своєму складі різні нелінійні ланки. Наведено основні енергетичні співвідношення і дано аналіз впливу обмеження потужності джерел енергії на роботу слідкуючого приводу.
Книги І.М. Макарова і Б.М. Менського «Лінійні автоматичні системи» 1982 року [3] і "Технічна кібернетика. Теорія автоматичного регулювання »під редакцією д.т.н., професора В.В. Солодовникова 1967 [5] містять відомості з теорії безперервних лінійних систем автоматичного регулювання та великий довідковий матеріал для їх аналізу і синтезу. У них розглядаються загальні диференціальні рівняння, методи структурного перетворення, статичні і динамічні характеристики САР. Основну увагу приділено стаціонарних систем при детермінованих зовнішніх впливах. Наводяться методи аналізу стійкості, якості та перехідних процесів безперервних лінійних систем. Наведено багато типових схем і прикладів розрахунку.
Книга В.А. Бесекерскій і Є.П. Попова «Теорія систем автоматичного регулювання» [4], являє собою монографію, присвячену систематичному викладу теорії автоматичного регулювання та керування. Вона містить всі основні розділи ТАУ: теорію звичайних і особливих лінійних систем, теорію нелінійних, адаптивних і цифрових систем.
У праці фахівця з ФРН Р. Ізермана «Цифрові системи управління» 1984 року [6] розглянуті сучасні методи розрахунку і проектування цифрових систем управління з детермінованими і випадковими збуреннями. Значно-ве увагу приділено теорії многосвязанних і адаптивних систем.
Книга Х. Гурецького «Аналіз і синтез систем керування з запізненням» 1974 року [7] присвячена викладу методів аналізу лінійних, нелінійних і імпульсних систем автоматичного регулювання з запізненням і методів вибору параметрів типових регуляторів. Велику увагу приділено математичному опису та ідентифікації об'єктів регулювання з запізненням.
У підручнику М.А. Павловського «Теорія гіроскопів» 1986 р. [8] викладаються основи теорії механічних гіроскопів, дана елементарна теорія гіроскопів і гіроскопічних явищ. Значну увагу приділено методам складання рівнянь (як точних, так і наближених) руху гіроскопів як системи твердих тіл. Розглянуто особливості поведінки двох-і триступеневу гіроскопів як на нерухомому, так і на рухомому підставі з урахуванням моментів сил сухого, в'язкого тертя, технологічних похибок виготовлення та складання приладів, пружних деформацій елементів підвісу.
Показано вплив різних типів корекції гіроскопів на їх стійкість і похибки на рухомому підставі. Наведено різні методи зменшення збурюючих моментів і автокомпенсація доглядів гмроскопа (застосуванням двухгіроскопних систем, обертанням підвісу, застосуванням динамічних поглиначів коливань, віброзахисту). Вказані возмущающие моменти, які не усуваються тим чи іншим методом.
Коротко викладена теорія Невозмущающее маятників.
Належну увагу приділено викладу основ теорії і причин похибок вібраційних гіроскопів різних типів.
У підручнику А.А. Одинцова «Теорія і розрахунок гіроскопічних приладів» 1985 року випуску [9] рассмотрни гіроскопічні прилади двох типів: побудовники характерних напрямків в опорній (як правило, земної) системі координат (гірокомпас, гіровертикалі, гірокомпас напрямів тощо) і вимірювальні перетворювачі параметрів руху об'єктів (гіротахометри, гіроінтегратори лінійних прискорень і ін)
Викладено принципи побудови і роботи приладів, методика складання їх математичних моделей з урахуванням основних перешкод, розрахунок похибок, шляхи підвищення точності вимірювань.
3. Розробка алгоритму проектування слідкуючого приводу
Стежить привід, встановлений на рухомому підставі зазвичай замкнутий по куту повороту навантаження. З метою поліпшення динамічних характеристик він може утримувати місцеву зворотний зв'язок по швидкості двигуна або швидкості навантаження, компенсуючі зв'язку по керуючому і обурює впливів. Алгоритм проектування слідкуючого приводу представлений на малюнку 3.1.Приводи напівавтоматичних систем спостереження, розміщені на нерухомому підставі, замикаються за швидкістю виконавчого двигуна. Тому доцільно розглянути спочатку проектування замкнутого по швидкості приводу.
Аналіз динамічних можливостей і енергетичних характеристик приводу є важливим етапом процесу проектування, який слід проводити безпосередньо після виявлення технічних вимог до приводу.
Значення швидкостей і прискорень, які може розвивати реальний привід, обмежений по величині. Якщо потрібні швидкості і прискорення вище тих значень, які здатний забезпечувати привід, то спроби отримання задовільного функціонування приводу введенням будь - яких коригувальних пристроїв будуть безуспішні. Ніяка система управління виконавчим двигуном не може забезпечити необхідні моменти або швидкості, якщо вони не закладені в самій конструкції виконавчого механізму. Коригувальні пристрої призначені для забезпечення необхідної точності приводу і більш повного використання його динамічних можливостей.
Аналіз динамічних можливостей і енергетичних характеристик приводу доцільно проводити на етапі вибору виконавчого двигуна, який здійснюється методом послідовних наближень, тобто придатність обраного в першому наближенні двигуна перевіряється детальним аналізом його динамічних можливостей і енергетичних характеристик.
Алгоритм проектування слідкуючого приводу
Введення вихідних даних |
Розрахунок потрібних кінематичних параметрів приводу |
Розрахунок потужності, необхідної для подолання навантажень |
Проектування замкнутого по швидкості приводу |
Проектування замкнутого за кутом приводу |
Вибір виконавчого двигуна |
Уточнення енергетичних характеристик |
Розрахунок параметрів матмоделі двигуна |
Малюнок 3.1.
4. Визначення залежності швидкості та прискорення наведення АОП від дальності
Визначимо кутові швидкості і прискорення приводу, моменти часу, коли вони досягають екстремальних значень.Вихідними даними для розрахунку є:
- Закон руху і його параметри;
- Параметри кутових коливань рухомої основи.
1) У проектованої стежить системі реалізується закон рівномірного прямолінійного руху, характеризується постійними значеннями лінійної швидкості об'єкта спостереження Vo, висоти Н, параметра руху об'єкта Р:
Характеристики горизонтального каналу
де
Кутова швидкість
Кутове прискорення
Графіки, що характеризують закон руху представлені на малюнку 4.1.
Максимальні значення характеристик горизонтального каналу можна визначити за такими формулами:
де
де
2) Кутові коливання рухомої основи задані гармонійним законом:
де A = 5 0-амплітуда коливань рухомої основи,
f k = 0,8
Кутова швидкість коливань рухомої основи
Графіки закону руху.
1 - положення об'єкта спостереження b, радий;
2 - швидкість руху об'єкта спостереження
3 - прискорення об'єкта спостереження
Малюнок 4.1.
Максимальна кутова швидкість коливань
Кутове прискорення коливань рухомої основи
Максимальна кутове прискорення коливань
На основі проведених розрахунків отримані такі дані:
5. Розрахунок потрібної потужності ЕДВ
Розрахунок потужності, необхідної для подолання навантаження, проводимо за наступними формулами:де
де
Таким чином отримуємо:
6. Визначення типу і параметрів ЕДВ
На підставі розрахунків був обраний безконтактний моментний електродвигун з номінальним моментом 120 Нм. Повне найменування - безконтактний моментний електродвигун постійного струму ДБМ. Служить для систем стабілізації і наведення по двох каналах - горизонтальному і вертикальному (ГН і ВН). Параметри електродвигуна представлені в таблиці 6.1.До складу ДБМ входять:
1) безконтактний моментний електродвигун (Д);
2) складання статора і ротора датчика кута (ДУ);
3) блок обробки сигналу датчика кута (БОСДУ);
4) силовий комутатор двигуна (К);
5) складання статора і ротора тахогенератора (ТГ);
6) блок обробки сигналу тахогенератора (БОСТГ);
7) кінцевий пристрій (ЗУ).
Сигнал управління електродвигуном - аналоговий, постійного струму, двополярний, загальна точка електрично не пов'язана з мінусом джерела живлення 27 В.
Зона нелінійності ± 12 В.
Величина вхідного сигналу, відповідна номінальним параметрам електродвигуна +12 В, -12 В.
Блок обробки сигналів датчика кута видає:
1) сигнал по положенню ротора для забезпечення силового комутатора;
2) цифровий сигнал по куту повороту вала двигуна, при цьому реалізується перетворювач кут - код, що забезпечує вимір і видачу в цифрову обчислювальну систему (ЦВС) кутів повороту валу з помилкою не більше 20 кутових секунд, розрядності не менш 16.Діапазон вимірювальних кутів 0 - 360 °, максимальна кутова швидкість 66 об. / хв. Обмін інформацією між апаратурою ДБМ і ЦВС проводиться по магістральному послідовному інтерфейсу, при цьому ЦВС виконує функції контролера, а кінцевий пристрій (ЗУ) входить до складу апаратури електродвигуна.
Таблиця 6.1.
Параметри електродвигуна
| № | Найменування характеристик | Значення | ||||
| 1 | Номінальна частота обертання Wном, об / хв | 20,0 | ||||
| 2 | Мінімальна частота обертання Wмін, об / хв | 0,1 | ||||
| 3 | Номінальний момент Мном, Нм | 120,0 | ||||
| 4 | Пусковий момент Мп, Нм | 240,0 | ||||
| 5 | Номінальний струм Iном, А | 20,0 | ||||
| 6 | Пусковий струм Iп, А | 40,0 | ||||
| 7 | Номінальна напруга живлення U, В | 57,0 | ||||
| 8 | Опір статорної обмотки Rс, Ом | 1,4 | ||||
| 9 | Електромагнітна постійна часу Тел, мс | 10,0 | ||||
| 10 | Розміри: - Зовнішній діаметр статора, мм - Внутрішній діаметр електродвигуна, мм - Довжина, мм | 240,0 70,0 120,0 | ||||
| 11 | Маса електродвигуна m дв, кг - Ротора, кг - Статора з обмотками, кг - Тахогенератора, кг - Датчика кута, кг - Корпуси, кг | 33,5 14,5 15,0 1,0 1,0 2,0 | ||||
| 12 | Момент інерції ротора Jр, кгм 2 | 0,1 | ||||
| 13 | Момент інерції навантаження Jн, кгм 2 | 8,0 | ||||
| 14 | Максимальний момент опору Jc, Нм | 50,0 | ||||
Частота оновлення інформації 1 кГц. Кінцевий пристрій забезпечує поєднання електричної апаратури БОСДУ електродвигуна по цифровому каналу з ЦВС комплексу, виконує адресовані йому команди ЦВС та здійснює контроль приймається. ЗУ - є пристроєм інтерфейсу за ГОСТ 26765,52 - 87.
Надійність:
· Напрацювання на відмову більше 20000 годин.
· Ресурс роботи 30000 годин.
· Термін служби 25 років.
Техніко - економічні вимоги:
Підприємство виготовлювач ВНІІМЕМ (м. Санкт-Петербург).
Орієнтовна річна потреба 40 шт. протягом 4-х років починаючи з 1999 р. Ціна серійного зразка 3000 у.о.
7. Розрахунок зон роботи слідкуючого приводу
Діапазон застосування стежать приводів може бути оцінена шляхом побудови зон граничних швидкостей і прискорень приводів. Простір всередині зони є забороненим.Наочне уявлення про зону дає ізометрична проекція, побудована в тривимірному координатному просторі (H, P, DС), але найчастіше будують вертикальні і горизонтальні перетину зон. Вертикальне перетин являє собою проекцію просторової зони на координатну площину (Н, DС), обчислену в припущенні Р = const, Vо = const, Н = var, DС = var.
Горизонтальне перетин являє собою проекцію просторової зони на координатну площину (Р, DС), обчислену в припущенні Н = const, Vо = const, Р = var, DС = var. Діапазони зміни Vо, Р, Н, DС задаються технічним завданням.
В якості граничних значень швидкостей і прискорень можуть розглядатися максимальні наявні характеристики, розраховані за формулами (4.4), (4.5) або визначені за графіками (див. малюнок 4.1).
Перепишемо формули розрахунку кінематичних характеристик горизонтального каналу (4.2) і (4.3) в наступному вигляді:
Якщо в лівих частинах формул (7.1) і (7.2) поточні значення
Використовуючи метод послідовних ітерацій вирішимо ці рівняння з урахуванням обмежень по граничним значенням швидкості і прискорення наведення горизонтального каналу приводу, пред'явлені технічним завданням (див. тех. Завдання і пункт 1). Рішення рівнянь представляють собою зони роботи горизонтального каналу слідкуючого приводу, зображену на малюнку 7.1.
Зони роботи горизонтального каналу слідкуючого приводу
1 - заборонена зона горизонтального каналу
за швидкістю і прискоренню
Малюнок 7.1.
8. Визначення параметрів математичної моделі двигуна
Використовуючи параметри двигуна з бази даних, визначимо параметри матмоделі:· Швидкість холостого ходу
де М п - пусковий момент;
М ном - номінальний момент;
W ном - номінальна швидкість;
· Електромеханічна стала часу
а) власне двигуна
де J дв - момент інерції двигуна.
б) двигуна з урахуванням навантаження
де J S = J дв + J р + J тг +
· Коефіцієнт протівоедс
· Номінальна електрична потужність
P е = U ном J ном (8.6)
· Номінальна механічна потужність
Р ном = М ном W ном (8.7)
· Рівняння механічної характеристики
(Для напруги харчування, відмінного від U ном).
Механічна характеристика двигуна.
Малюнок 8.1.
· Рівняння регулювальної характеристики
Регулювальна характеристика двигуна.
Малюнок 8.2.
· Максимальна механічна потужність
· Опір кола статора
R C = U НОМ / I НОМ (8.11)
· Індуктивність ланцюга статора
Спрощена схема матмоделі двигуна постійного струму може бути представлена структурною схемою:
Структурна схема двигуна.
C E |
C M |
U |
W |
Малюнок 8.3.
У результаті проведених вище розрахунків отримані такі дані (див. таблицю 8.1.).
Результати експериментальних вимірів параметрів електродвигуна представлені у додатку 1.
Використовуючи параметри математичної моделі двигуна і теорію замкнутих систем, викладену в літературі [3,4,5], знайдемо передавальну функцію ЕДВ без навантаження.
де W ДВБН (р) - передавальна функція ЕДВ без навантаження;
р = i × w, i =
Побудуємо для передавальної функції двигуна логарифми-етичні амплітудну і фазову частотні характеристики (ЛАЧХ і ЛФЧХ), за методикою викладеної в літературі [3].
L ДВБН (w) = 20 × lg (| W ДВБН (р) |), (8.15)
де L ДВБН (w) - логарифмічна амплітудна частотна характе-ристика двигуна під навантаженням.
j ДВБН (w) = arg (W ДВБН (р)), (8.16)
де j ДВБН (w) - логарифмічна фазова частотна характерис-тика двигуна під навантаженням.
Таблиця 8.1.
Параметри матмоделі ЕДВ
| № | Параметр | Значення | |
| без навантаження | з навантаженням | ||
| 1 | Тм, мс | 1,745 | 141,000 |
| 2 | Jдв, кгм 2 | 0,100 | 8,100 |
| 3 | Wхх, рад / с | 4,189 | |
| 4 | См, Нд | 6,000 | |
| 5 | Се, Нд | 13,608 | |
| 6 | Ре, Вт | 1140,000 | |
| 7 | Рном, Вт | 251,327 | |
| 8 | Рмакс, Вт | 251,327 | |
| 9 | Lc, Гн | 0,014 | |
| 10 | Rc, Ом | 1,425 | |
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики двигуна без навантаження.
1 - Логарифмічні амплітудна частотна характерис-тика L ДВБН, дв;
2 - Логарифмічні фазова частотна характеристика j ДВБН, 0.
Малюнок 8.4.
9. Формування швидкісного контуру приводу ГН
Проектування замкнутого по швидкості приводу увазі вибір підсилюючих пристроїв, що коректують і згладжуючих пристроїв, які забезпечують найкращі динамічні характеристики (точність, діапазон регулювання, нерівномірність руху на малих швидкостях).Користуючись теоретичними положеннями, описаними в літературі [1,7], розробимо структурну і функціональну схеми швидкісного контуру привода горизонтального наведення і стабілізації ОЕС.
Функціональна схема швидкісного контуру слідкуючого приводу ГН представлена на малюнку 9.1.
Сукупність підсилювальних, коригувальних і згладжуючих пристроїв утворюють систему управління приводом.
Функціональна
Тахогенератор |
Фільтр |
Підсилювач |
Двигун |
Навантаження |
схема швидкісного контуру.
U ВХ УПР |
U УП P |
U ТГ |
W |
Малюнок 9.1.
Структурна схема швидкісного контуру слідкуючого приводу ГН представлена на малюнку 9.2.
Структурна
До ТГ |
W Ф |
До У |
W ДВ |
U ВХ УПР |
U УП P |
U ТГ |
W НАГРІВ |
схема швидкісного контуру.
W ВАЛУ |
Малюнок 9.2.
е в пункті 8 знайдемо передавальну функцію ЕДВ, що знаходиться під навантаженням.
де W ДВ (р) - передавальна функція ЕДВ, що знаходиться під навантаженням.
Побудуємо для передавальної функції двигуна логарифми-етичні амплітудну і фазову частотні характеристики (ЛАЧХ і ЛФЧХ), за методикою викладеної в літературі [3].
L ДВ (w) = 20 × lg (| W ДВ (р) |), (9.3)
де L ДВ (w) - логарифмічна амплітудна частотна характеристика двигуна під навантаженням.
j ДВ (w) = arg (W ДВ (р)), (9.4)
де j ДВ (w) - логарифмічна фазова частотна характеристика двигуна під навантаженням.
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики двигуна під навантаженням представлені на малюнку 9.3.
Двигун приводить в рух навантаження за допомогою валу, нижня частота власних коливань якого fk = 100 Гц (обумовлено в ТЗ). Передавальна функція валу представляє собою коливальний ланка:
де
x К - показник коливальності, x До = 0,1 .. 0,15, приймемо
x До = 0,125
Система «двигун-вал-навантаження» має передавальну функцію:
W ДВК (р) = W ДВ (р) × W К (р) (9.6)
Побудуємо ЛАЧХ і ЛФЧХ системи «двигун-вал-навантаження»:
L ДВК (w) = 20 × lg (| W ДВК (р) |) (9.7)
де L ДВК (w) - ЛАЧХ системи «двигун-вал-навантаження».
j ДВК (w) = arg (W ДВК (р)) (9.8)
де j ДВК (w) - ЛФЧХ системи «двигун-вал-навантаження».
ЛАЧХ і ЛФЧХ системи «двигун-вал-навантаження» представлені на малюнку 9.4.
Щоб забезпечити запас по фазі системи в межах 30 0 ¸ 60 0 і максимально-можливу частоту зрізу w СР, скорегуємо систему «двигун-вал-навантаження». Виберемо частоту зрізу w СР = 80 c -1 (f CP = w Ср / 2 × p, f CP = 12,732 Гц).
Запас по фазі, в даному випадку, дорівнює:
Dj = 180 0 + j ДВК (w СР) = 52,712 0.
Щоб скорегувати систему «двигун-вал-навантаження» піднімемо її ЛАЧХ на величину L ДВК (w СР), тобто множитимемо W ДВК (р) на коефіцієнт:
До СР = 185,922
Таким чином, передатна функція скоригованої системи «двигун-вал-навантаження», буде виглядати наступним чином:
W ДВККОР (р) = К СР × W ДВ (р) × W К (р) (9.10)
Побудуємо ЛАЧХ і ЛФЧХ скоригованої системи «двигун-вал-навантаження» за наступними формулами (відповідно):
L ДВККОР (w) = 20 × lg (| W ДВККОР (р) |) (9.11)
j ДВККОР (w) = arg (W ДВККОР (р)) (9.12)
ЛАЧХ і ЛФЧХ скоригованої системи «двигун-вал-навантаження» представлені на малюнку 9.5.
Визначимо коефіцієнт розімкнутої системи таким чином:
К Р = 13,547
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики двигуна під навантаженням.
1 - Логарифмічні амплітудна частотна характерис-тика двигуна під навантаженням L ДВ, дв;
2 - Логарифмічні фазова частотна характеристика двигуна під навантаженням j ДВ, 0.
Малюнок 9.3.
ЛАЧХ і ЛФЧХ системи «двигун-вал-навантаження».
1 - ЛАЧХ системи «двигун-вал-навантаження» L ДВК, дв;
2 - ЛФЧХ системи «двигун-вал-навантаження» j ДВК, 0.
Малюнок 9.4.
ЛАЧХ і ЛФЧХ скоригованої системи «двигун-вал-навантаження»
1 - ЛАЧХ скоректованої системи «двигун-вал-навантаження» L ДВККОР, дв;
2 - ЛФЧХ скоригованої системи «двигун-вал-навантаження» j ДВККОР, 0.
Малюнок 9.5.
10. Визначення параметрів коригувальних пристроїв швидкісного приводу
Отриманий коефіцієнт розімкнутої системи малий, і в подальшому система не буде задовольняти статичним і динамічним вимогам. Щоб збільшити коефіцієнт розімкнутої системи додамо в систему коригуючий пристрій - фільтр. Вид передавальної функції фільтра і його параметрів виберемо виходячи з тих самих вимог: забезпечення запасу по фазі розімкнутої системи в межах 30 0 ¸ 60 0 і максимально-можливої частоти зрізу w СРДотримуючись вищеописаному вибираємо фільтр з наступною функцією передачі:
з наступними параметрами:
Т 1 = 0,3 с, Т 2 = 0,2 с, Т 3 = 1 с.
Таким чином, вид передавальної функції розімкнутої системи «фільтр-двигун-вал-навантаження» прийме наступний вигляд:
W ДВКФ (р) = К СР × W ДВ (p) × W K (p) × W Ф (р) (10.2)
Побудуємо ЛАЧХ і ЛФЧХ системи «фільтр-двигун-вал-навантаження» за наступними формулами (відповідно):
L ДВКФ (w) = 20 × lg (| W ДВКФ (р) |) (10.3)
j ДВКФ (w) = arg (W ДВКФ (р)) (10.4)
ЛАЧХ і ЛФЧХ системи «фільтр-двигун-вал-навантаження» представлені на малюнку 10.1.
Так як частота зрізу зменшилася, то необхідно її збільшити до колишнього рівня (w СР = 70 з -1), тобто домножити передавальну функцію розімкнутої системи на коефіцієнт
Тепер запас стійкості системи на частоті зрізу дорівнює:
Dj СК = 180 0 + j ДВКФ (w СР) = 48,122 0 (див. малюнок 10.1), що
цілком припустимо.
Остаточний вигляд передавальної функції розімкнутого швидкісного контуру приводу ГН має наступний вигляд:
W РАЗСК (р) = К СР × К Ф × W ДВ (p) × W K (p) × W Ф (р) (10.5)
Побудуємо ЛАЧХ і ЛФЧХ разомкнутого швидкісного контуру приводу ГН за такими формулами (відповідно):
L РАЗСК (w) = 20 × lg (| W РАЗСК (р) |) (10.6)
j РАЗСК (w) = arg (W РАЗСК (р)) (10.7)
ЛАЧХ і ЛФЧХ разомкнутого швидкісного контуру приводу ГН представлені на малюнку 10.2.
ЛАЧХ і ЛФЧХ системи «фільтр-двигун-вал-навантаження».
1 - ЛАЧХ системи «фільтр-двигун-вал-навантаження» L ДВКФ, дв;
2 - ЛФЧХ системи «фільтр-двигун-вал-навантаження» j ДВКФ, 0.
Малюнок 10.1.
Запас стійкості системи по фазі на частоті зрізу дорівнює:
Dj СК = 180 0 + j РАЗСК (w СР) = 48,122 0 (див. малюнок 10.2).
Запас стійкості по амплітуді швидкісного контуру:
D CK =-L РАЗСК (w 180) = 20,415 дв,
де w 180 - частота, при якій j РАЗСК = -180 0,
що цілком припустимо.
Коефіцієнт разомкнутого швидкісного контуру дорівнює:
До РСК = 119,879.
Передавальна функція швидкісного контуру слідкуючого приводу (замкнутої системи) визначається наступним виразом:
ЛАЧХ і ЛФЧХ разомкнутого швидкісного
контуру приводу ГН.
1 - ЛАЧХ разомкнутого швидкісного контуру приводу ГН L РАЗСК, дв;
2 - ЛФЧХ разомкнутого швидкісного контуру приводу ГН
j РАЗСК, 0.
Малюнок 10.2.
Побудуємо логарифмічні амплітудну і фазову частотні характеристики замкнутого швидкісного контуру за такими формулами (відповідно):
L ЗСК (w) = 20 × lg (| W ЗСК (р) |) (10.10)
j ЗСК (w) = arg (W ЗСК (р)) (10.11)
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики замкнутого швидкісного контуру представлені на малюнку 10.3.
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики замкнутого швидкісного контуру
1 - Логарифмічні амплітудна частотна характерис-тика замкнутого швидкісного контуру L ЗСК, дв;
2 - Логарифмічні фазова частотна характеристика замкнутого швидкісного контуру j ЗСК, 0.
Малюнок 10.3.
11. Формування контуру наведення та стабілізацію з визначенням параметрів коригувальних пристроїв
Визначимо вимоги, які пред'являються контуру наведення і стабілізації (позиційного контуру):1. максимум частоти зрізу разомкнутого позиційного контуру;
2. запас по фазі розімкнутого контуру 30 0 ¸ 60 0;
3. умова входження ЛАЧХ разомкнутого позиційного контуру в дозволені зони.
Перш ніж почати формування позиційного контуру необхідно побудувати заборонені зони, в які повинна входити логарифмічна амплітудна частотна характеристика разомкнутого позиційного контуру.
Для цього визначимо положення контрольної точки. Зі співвідношень (4.4) і (4.5) отримаємо:
де w КТ - контрольна частота, w КТ = 0,78 с -1;
Т КТ = 1 / w КТ (11.2)
де Т КТ - постійна часу контрольної точки, Т КТ = 1,282 с;
де А ДОП - коефіцієнт розімкнутої системи на контрольній
точці, А КТ = 1,538 рад.
Передавальна функція забороненої зони визначається функцією передачі такого вигляду:
де d-величина помилки стеження, мрад;
До КТ = А КТ / d - коефіцієнт.
Визначимо До КТ для декількох помилок спостереження:
- Помилка d = 0,5 мрад
До КТ0.5 = 3077;
- Помилка d = 1 мрад
До КТ1 = 1538;
- Помилка d = 4 мрад
До КТ4 = 384,615.
Заборонені зони будуть визначатися ЛАЧХ від передавальної функцій заборонених зон:
L ЗЗ d (w) = 20 × lg (| W ЗЗ d (р) |) (11.5)
Графіки заборонених зон представлені на малюнку 11.1.
Для того щоб ЛАЧХ позиційного контуру увійшла в необхідну зону необхідно в контур ввести фільтр.
Керуючий сигнал у позиційному контурі обробляється ЦВУ. Частота опитування (дискретизації) ЦВУ fd = 100 Гц. ЦВУ представляє собою ланка дискретизації, яке при розрахунках ми замінимо на ланку чистого запізнювання. Величина запізнювання, яке ЦВУ вносить в систему визначається наступним виразом:
Структурна схема позиційного контуру представлена на малюнку 11.2.
Заборонені зони
1 - ЛАЧХ забороненої зони помилки 0,5 мрад, L ЗЗ0.5, дв;
2 - ЛАЧХ забороненої зони помилки 4 мрад, L ЗЗ4, дв.
Малюнок 11.1.
Параметри фільтра вибираємо виходячи з тих же второпаю-ний, які були описані вище (максимум частоти зрізу позиційного контуру, запас по фазі розімкнутого контуру 30 0 ¸ 60 0) та додатково додається умова входження в дозволені зони (див. малюнок 11.1.).
Структурна схема позиційного контуру
До ПОЗ × W ФПОЗ (р) |
_ | _ |
До CK × W CK (p) |
j ВХ |
j ВИХІД |
Малюнок 11.2.
Виберемо частоту зрізу позиційного контуру w СРПОЗ = 35 c -1 (f CPПОЗ = w Ср / 2 × p, f CPПОЗ = 5,57 Гц).
Передавальна функція фільтра позиційного контуру буде мати наступний вигляд:
де К ПОЗ = 559,760, Т Ф = 0,07 с, Т КТ = 1,282 с.
Т.ч. передатна функція разомкнутого позиційного контуру прийме вигляд:
W РПОЗ (w) = е-р × t × W ФПОЗ (w) × W ЗСК (w) (11.7)
Побудуємо логарифмічні амплітудну і фазову частотні характеристики разомкнутого позиційного контуру за такими формулами (відповідно):
L РПОЗ (w) = 20 × lg (| W РПОЗ (р) |) (11.8)
j РПОЗ (w) = arg (W РПОЗ (р)) (11.9)
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики разомкнутого позиційного контуру представлені на малюнку 11.3.
Запас стійкості системи по фазі на частоті зрізу дорівнює:
Dj СК = 180 0 + j РПОЗ (w СРПОЗ) = 54,307 0 (див. малюнок 11.3.).
Запас стійкості по амплітуді позиційного контуру:
DL CK =-L РАЗСК (w -180) = 12 дв,
де w -180 - частота, при якій j РПОЗ = -180 0,
що цілком припустимо.
Коефіцієнт разомкнутого позиційного контуру дорівнює:
До РПОЗ = 344,137.
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики разомкнутого позиційного контуру
1 - ЛАЧХ разомкнутого позиційного контуру L РПОЗ, дв;
2 - ЛФЧХ разомкнутого позиційного контуру j РПОЗ, 0;
3 - ЛАЧХ забороненої зони помилки 0,5 мрад, L ЗЗ0.5, дв;
4 - ЛАЧХ забороненої зони помилки 4 мрад, L ЗЗ4, дв.
Малюнок 11.3.
Передавальна функція позиційного контуру слідкуючого приводу (замкнутої системи) визначається наступним виразом:
Побудуємо логарифмічні амплітудну і фазову частотні характеристики замкнутого позиційного контуру за такими формулами (відповідно):
L ЗПОЗ (w) = 20 × lg (| W ЗПОЗ (р) |) (11.12)
j ЗПОЗ (w) = arg (W ЗПОЗ (р)) (11.12)
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики замкнутого позиційного контуру представлені на малюнку 11.4.
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики замкнутого позиційного контуру
1 - ЛАЧХ замкнутого позиційного контуру L ЗПОЗ, дв;
2 - ЛФЧХ замкнутого позиційного контуру j ЗПОЗ, 0.
Малюнок 11.4.
Як видно з отриманих результатів ЛАЧХ разомкнутого позиційного контуру відповідає пред'явленим вище вимогам до характеристик позиційного контуру. Але ЛАЧХ разомкнутого позиційного контуру входить в зону відповідну помилку 4 мрад, що є не прийнятним для систем даного класу точності. Щоб забезпечити помилку стеження меншу або рівну 1 мрад, достатню дли систем супроводу, введемо в систему компенсуючу позитивний зворотний зв'язок. Т.ч. структурна схема проектованої стежить системи прийме наступний вигляд (див. малюнок 11.5.).
Слідуючи рекомендаціям в літературі [3] еквівалентна передатна функція скомпенсованого замкнутого позиційного приводу буде мати наступний вигляд:
До ПОЗ × W ФПОЗ (р) |
До CK × W CK (p) |
j ВХ |
j ВИХІД |
e-p × t |
До КС × р |
Структурна схема скомпенсованого позиційного контуру
Малюнок 11.5.
Параметри компенсує зв'язку вибираємо з міркувань вимог до характеристик позиційного контуру. Т.ч. До КС = 800.
Побудуємо ЛАЧХ і ЛФЧХ скомпенсованого замкнутого позиційного контуру:
L ЗСС (w) = 20 × lg (| W ЗСС (р) |) (11.14)
де L ЗСС (w) - ЛАЧХ скомпенсованого позиційного контуру.
j ЗСС (w) = arg (W ЗСС (р)) (11.15)
де j ЗСС (w) - ЛФЧХ скомпенсованого позиційного контуру.
ЛАЧХ і ЛФЧХ скомпенсованого замкнутого позиційного контуру представлені на малюнку 11.6.
Висловимо передавальну функцію разомкнутого скомпенсованого позиційного контуру з передавальної функції замкненого контура. Отримаємо такий вираз:
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики скомпенсованого замкнутого позиційного контуру
1 - ЛАЧХ скомпенсованого замкнутого позиційного контуру приводу ГН L ЗСС, дв;
2 - ЛФЧХ скомпенсованого замкнутого позиційного контуру приводу ГН j ЗСС, 0.
Малюнок 11.6.
Побудуємо ЛАЧХ і ЛФЧХ скомпенсованого разомкнутого позиційного контуру:
L РСЗ (w) = 20 × lg (| W РСЗ (р) |) (11.17)
де L РСЗ (w) - ЛАЧХ скомпенсованого позиційного контуру.
j РСЗ (w) = arg (W РСЗ (р)) (11.18)
де j РСЗ (w) - ЛФЧХ скомпенсованого позиційного контуру.
ЛАЧХ і ЛФЧХ скомпенсованого разомкнутого скомпенсованого позиційного контуру на малюнку 11.7.
Запас стійкості системи по фазі на частоті зрізу дорівнює:
Dj СC = 180 0 + j РСЗ (w СРПОЗ) = 34,567 0 (див. малюнок 11.7.).
Запас стійкості по амплітуді позиційного контуру:
DL CC =-L РСЗ (w -180) = 24 дв,
де w -180 - частота, при якій j РСЗ = -180 0,
що цілком припустимо.
Коефіцієнт разомкнутого позиційного контуру дорівнює:
До РСЗ = 1336.
І так, завдяки введенню в структуру приводу компенсує зв'язку, ми домоглися того, що ЛАЧХ разомкнутого позиційного контуру (розімкнутої стежить системи) входить в зону відповідну помилку менше 1 мрад, що є прийнятним для систем даного класу точності. Крім того, частота зрізу стежить системи збільшилася до w СР = 69,3 с -1 (f СР = 11,03 Гц), тобто збільшилася смуга пропускання системи. На цьому проектування структури приводу горизонтального каналу наведення і стабілізації ОЕС закінчено.
Остаточний вигляд структурної схеми математичної моделі приводу ГН і його функціональна схема представлені у додатках 2 і 3 відповідно. Параметри структурної схеми математичної моделі приводу ГКНіС представлені нижче:
До СК = 28,468 Т 1 = 0,3 с R C = 1,425 Ом
До ДВ = 4,21 Т 2 = 1 з Т ЕЛ = 0,01 с
До ПОЗ = 344,14 Т 3 = 0,2 с Т М = 1,745 з
До КС = 800 Т Ф = 0,07 с З Е = 13,6 НД
Т К = 1,6 мс Т КТ = 1,282 с М = 6 НД
x До = 0,125 t = 3,18 мс
Логарифмічні амплітудна і фазова частотні характеристики скомпенсованого разомкнутого позиційного контуру
1 - ЛАЧХ скомпенсованого разомкнутого позиційного контуру приводу ГН L РСЗ, дв;
2 - ЛФЧХ скомпенсованого разомкнутого позиційного контуру приводу ГН j РСЗ, 0;
3 - ЛАЧХ забороненої зони помилки 0,5 мрад, L ЗЗ0.5, дв;
4 - ЛАЧХ забороненої зони помилки 1 мрад, L ЗЗ1, дв.
Малюнок 11.7.
12. Визначення точносних характеристик
Для визначення точнісних характеристик скористаємося САПР MathLab 5.0. Змоделюємо структурну схему матмоделі горизонтального каналу наведення і стабілізації ОЕС, представлену в додатку 2 і вищеописаними параметрами.Розглянемо реакцію системи на два різних вхідних впливу:
1. Ступенева вхідний вплив;
2. Гармонійний сигнал.
Реакція системи на поетапне вхідний вплив (розгінна характеристика) величиною j ВХ = 1 рад представлена на малюнку 12.1. Визначимо по цій характеристиці основні параметри перехідного процесу:
1. Час перехідного процесу - час входження перехідного процесу в зону 5% - го відхилення від вхідного впливу.
Т ПП = 0,025 с.
2. Величина перерегулювання - відсоток їх максимального відхилення перехідного процесу від сталого значення перехідного процесу:
де h MAX (t) - максимальне значення перехідного процесу;
h УСТ (t) - усталене значення перехідного процесу;
t - час перехідного процесу.
Величина перерегулювання s = 2,5%.
Реакція системи на гармонійний сигнал j ВХ = А × sin (w × t), де А = 1 0 і w = 1 Гц представлена на малюнку 12.2.
З малюнка 12.2 видно, що стежить система входить в сталий режим через 0,4 с.
13. Розробка конструкції та технологія виготовлення БО слідкуючого приводу
13.1. Конструкція плати БО приводу
Плата осередки 3 БО приводу горизонтального каналу наведення і стабілізації ОЕС розроблена для установки в прямокутний металевий корпус. Габаритні розміри плати вказана на складальному кресленні. Плата виготовлена з текстоліту СФ-2-35 (ГОСТ 10316 - 88) товщиною 2 мм, має двосторонню розведення друкованих провідників, отвори металізовані. У кутах плати є чотири отвори для напрямних, діаметром 3 мм. У корпусі передбачається наявність пластмасових напрямних штирів, які входять в отвори плати. Корпус виготовлений з алюмінію ГОСТ 2476 - 83. У корпусі плату утримують пластмасові клямки, на днище. На верхній частині корпусу передбачаються металеві штирі які в закритому стані щільно притискають плату до днища. Такий метод забезпечує надійне кріплення і технологічну зборку виробу.Елементи встановлюються на плату з одного боку, використовувані мікросхеми мають пластмасові корпуси з прямокутними висновками (корпусу 201.14-3, 201.16-6), що встановлюються на друковані плати з одностороннім або двостороннім розташуванням друкованих провідників у металізовані отвори з зазором, який забезпечується конструкцією висновків і планарні корпусами з відформованим висновками (корпусу 401.14-3,4018.24-1), що встановлюються на плати з одностороннім або двостороннім розташуванням провідників наступними способами: впритул на друковану плату, з зазором 0,3 мм або впритул на прокладку.
Розробка друкованої плати БО
Друкована плата розробляється за допомогою САПР P-СAD, версії 3.0. Необхідно сказати, що ручний метод конструювання друкованих плат, особливо багатошарових, представляє дуже трудомісткий процес, а в окремих випадках просто неприйнятний. Ручний метод, це метод проб і помилок. Як правило, потрібно, щоб всю роботу по конструюванню виконував одна людина. Навіть досвідчені конструктори проектують плату середньої складності протягом декількох тижнів, допускаючи при цьому помилки. Машинний метод застрахований від помилок, а також знімає рутинні операції перебору варіантів, але кваліфікація фахівця все ж таки потрібна. Машинний метод надає безліч сервісних можливостей, наприклад можна точно заміряти довжину провідника на платі, оптимізувати плату за яким не будь параметру, наприклад мінімізувати кількість перехідних отворів і д.р.
Основні габарити друкованої плати визначаються раціональною компоновкою на них навісних радіоелементів, що входять в закінчену схему пристрою. Слід враховувати, що друкована плата виконує роль шасі, тому необхідно забезпечити її міцність. Рекомендовані відносини сторін: 1:1; 1:2; 2:3; 2:5 (ГОСТ 101317 - 79). Відповідно до викладеного вище проектована друкована плата має розмір 116,25 x88, 75 по щільності проводить малюнка друкована плата відноситься до класу (з мінімально допустимої шириною провідника і мінімальними відстанню між елементами проводить малюнка 0,3 мм).
Відповідно до ГОСТ 23751-86 точність друкованого монтажу відповідає першому класу точності.
Параметр монтажу:
- Ширина провідника 0,3 мм;
- Відстань між провідниками 0,3 мм;
- Ширина пояса металізації 0,3 мм;
- Відношення діаметра найменшого металізованого отвору до товщини друкованої плати 0,4.
- Отвори діаметром 0,8 мм. мають максимально допустиме відхилення
Граничне робоча напруга між провідниками з відстанню 0,3 мм лежать в одній площині, для фольгированного стеклотекстолита складає 300В.
Розміщення елементів на платі виконується умовними групами, тобто цифрова частина схеми згрупована в одному місці, також виділена аналогова частина схеми. Так вдається досягти найкоротших зв'язків між елементами схеми.
Отвори на друкованій платі розташовуються таким чином, щоб найкоротша відстань між зовнішнім контуром плати і краєм отвору було не менше товщини плати, тобто не менше 2 мм.
Отвори на друкованій платі розміщені у відповідності з координатної сіткою за ГОСТ 10316 - 78 з кроком 1,25 мм.
Трасування друкованої плати виконана методом північ-південь, захід-схід, що мінімізує вплив струмоведучих провідників верхнього та нижнього шарів один на одного. Особливо ці перешкоди небажані в цифровій частині схеми через можливих збоїв в роботі пристрою.
Земляні провідники виконані шириною 0,75 мм, і підбиваються до земляного полігону розташованому по периметру плати для мінімізації опору. Мінімізувати довжину землі вдається за рахунок того, що вона не тягнеться по всій платі, а кожен відвід починається з полігону. При попаданні контактної площадки в зону полігону, навколо майданчика використовуються теплові бар'єри - це секторні вирізи навколо контактної площадки. Ці бар'єри запобігають відтік тепла під час пайки в земляний полігон і в той же час розтікання припою по полігону.
Розведення плати виконується поетапно. Спочатку розводимо ланцюга харчування тобто землю і +5 В. У цьому випадку маємо мінімальну довжину провідників харчування тому ці ланцюги мають пріоритет.
Ланцюг +5 В виконується шириною 0,75 мм.
Необхідно визначити падіння на постійному струмі в ланцюгах харчування і землі. Визначимо довжину цих ланцюгів в P-CAD.
Значення опору друкованого провідника довгою 1 м.
Опір провідника по постійному струму дорівнює:
У ТУ на ІВ вказується максимально можливе відхилення напруги живлення від номіналу не більше 10%.
де
Умова виконується, падіння напруги на живильних ланцюгах не перевищує допустимого значення, отже, дана ширина провідника приймається.
Число шарів плати залежить від складності електричної схеми, а зокрема від кількості провідників. Як говорилося вище розведення плати здійснюється машинним способом. Спроби розвести плату в один шар не дали позитивних результатів, звичайно зі збереженням необхідної ширини провідників. Частина схеми залишається недорозлучена. Двошарова плата розлучається добре і з'єднання виходять більш оптимальні, короткі.
Після отримання розведеною друкованої плати за допомогою програмної утиліти перевіряються зазори між трасами, контактними майданчиками.
Далі отримуємо керуючий файл для фотоплотерам за допомогою якого надалі отримують фотошаблон причому на дві сторони плати.
Також за допомогою програмної утиліти отримуємо керуючий файл для свердлильного верстата з ЧПУ.
На цьому цикл розробки друкованої плати закінчений.
Товщина друкованої плати дорівнює 2 мм у відповідності з обраним класом точності друкованого монтажу та урахуванням способу виготовлення виходячи з електричних і механічних вимог.
Як матеріал для виготовлення друкованої плати, обраний склотекстоліт, облицьований із двох сторін мідною фольгою. Марка фольгированного діелектрика товщиною 35 мкм. СФ-2-35 (ГОСТ 10316 - 88).
Установка елементів проводиться відповідно до ОСТ 4.ГО.010.030 - 81.
Електромонтаж виконується відповідно до електричної принципової схемою пристрою.
Після пайки і регулювання передбачено покриття лаком КО - 961П, час висихання якого 4 години при температурі 20 ° С.
13.2. Технологічна частина
Сучасні промислові способи виготовлення друкованих плат засновані на використанні фольгованих діелектриків, тобто на отриманні струмопровідного малюнка схеми методом травлення.При виготовленні двосторонніх друкованих плат, головним чином, використовується метод фотодруку з подальшим травленням, тобто фотохімічний метод. Отвори ж в платі металлизируются електрохімічним методом. Таким чином метод виготовлення друкованих плат отримав назву комбінований.
У свою чергу комбінований метод має два різновиди:
- Позитивний варіант;
- Негативний варіант.
При негативному методі експонування малюнка здійснюється з фотонегативів, після експонування виконується травлення малюнка, а потім свердління отворів плати. Металізація отворів ведеться в спеціальних контактують пристосуваннях.
При позитивному методі експонування малюнка здійснюється з фотопозітіва. Після експонування ведеться свердління і металізація отворів. Потім малюнок схеми і металевий шар в отворах захищаються шаром гальванічного срібла або іншого металу, стійкого до травителя міді, після чого виробляють травлення незахищеною міді.
Для виготовлення друкованої плати БО приводу з стеклотекстолита СФ - 2 - 35 застосовуємо комбінований позитивний метод.
Метод дозволяє виготовляти друковані плати з підвищеною щільністю монтажу, високими електричними параметрами та високої міцності зчеплення провідників. Він рекомендується при виготовленні друкованих плат для апаратури, яка працює в жорстких умовах експлуатації. Метод є кращим при нових розробках.
Пайка розміщених у з'єднувальні місця елементів виробляють припоєм ПОС - 61 (ГОСТ 21390 - 81) із застосуванням флюсу КЕ, при температурі паяльника 240 ° С. Даний припой є легкоплавким, а як флюс для паяння.
Розрахунок теплового режиму плати
Відразу необхідно помітити, що пристрій є мікропотужні, це видно по споживаному струму
До природному охолодженню відноситься охолодження зовнішньої середовищем поверхні плати та перенесення внутрішнім середовищем теплоти від нагрітої зони до корпусу пристрою або вентиляція протікає через порожнину корпусу навколишнім повітрям.
Розрахуємо потужність виділяється пятівольтовой частиною схеми:
На платі встановлений стабілізатор напруги за допомогою якого, на основну частину схеми подається напруга +5 В. На вхід цього стабілізатора подається напруга
Сумарна потужність розсіюється елементами плати:
13.3. Розрахунок показників надійності БО слідкуючого приводу
Надійність є властивість апаратури зберігати свої вихідні характеристики в певних межах при заданих умовах експлуатації.Характеризувати надійність певного класу елементів або систем можна:
- Ймовірністю їх безвідмовної роботи
- Середнім часом справної роботи Т;
- Відмов L (t);
- Частотою відмов A (t);
- Коефіцієнтами готовності;
- Ремонтопридатності і т.д.
Цей розрахунок враховує вплив на надійність тільки кількість і типи прийнятих елементів і грунтується на припущенні, що всі елементи включені послідовно і схильні до раптових відмови.
Для визначення надійності вироби необхідно знати:
1. Вид з'єднання елементів;
2. Тип елементів, що входять у виріб і кількість елементів даного типу;
3. Величини інтенсивності відмов елементів
Всі елементи схеми осередку 3 БО приводу горизонтального каналу наведення і стабілізації ОЕС зведені в табл. 13.1.
Середній час безвідмовної роботи блоку можна розрахувати за формулою:
де L - інтенсивність відмов БО слідкуючого приводу.
Таблиця 13.1.
| Найменування елементів | Кількість елементів | Інтенсивність відмови одного елемента | Твір |
| Мікросхеми | 5 | 0,1 | 0,5 |
| Резистори | 46 | 0,25 | 11,5 |
| Конденсатори | 20 | 0,15 | 3 |
| Стабілітрони | 2 | 0,6 | 1,2 |
| Розетка | 1 | 0,25 | 0,25 |
| Пайки | 295 | 0,03 | 8,85 |
| Всього | = SUM (ABOVE) 25,3 | ||
Цей розрахунок справедливий для систем, що працюють без відновлення. Осередок 3 БО слідкуючого приводу відноситься до відновлюваних пристроїв, з цього необхідно розрахувати напрацювання на відмову.
Будемо вважати, що відновлення модуля за допустимий час буде здійснюватися з імовірністю відновлення за
тоді час напрацювання на відмову T одно:
Для підвищення надійності модуль повинен піддаватися періодично профілактичним заходам. Задамося числом профілактик М за відрізок рівний напрацювання на відмову М = 8. Тоді період профілактики
Переведемо період профілактики в календарний період:
З урахуванням відхилень умов експлуатації від нормальних, період профілактики може бути зменшений у К - раз:
де:
де:
Період профілактичних заходів складе:
Для проведення профілактичних заходів вибираємо систему профілактики з повним відключенням. У разі відмови пристрій також відключається і передається для ремонту кваліфікованому персоналу.
Необхідні профілактичні заходи: візуальний огляд плати на предмет механічних пошкоджень, пошук потемнілих елементів, порушення пайок, чистка (протирання ганчір'ям, змоченим в розчині ізопропілового спирту) контактів роз'ємів від окислів, контроль цілісності ізоляції проводів.
14. Охорона праці та навколишнього середовища
Постійне поліпшення умов і охорони праці, її наукову організацію, скорочення і повне витіснення важкої фізичної праці може бути досягнуто на основі комплексної механізації та автоматизації виробничих процесів у всіх галузях народного господарства і подальшого вдосконалення заходів і засобів захисту навколишнього середовища.У цьому розділі проводиться аналіз шкідливих і небезпечних виробничих факторів пов'язаних з виробництвом БО приводу ГН, пропонуються заходи, необхідні для досягнення нормативних значень і для забезпечення нешкідливих умов робіт. Розраховуються параметри освітлення та вентиляції. Проводиться оцінка виробництва з точки зору пожежної небезпеки і шкоди, принесеного навколишньому середовищу. Пропонуються заходи щодо їх зниження й усунення.
14.1. Охорона праці
14.1.1. Аналіз шкідливих і небезпечних виробничих факторів.
У цеху нанесення фоторезиста на заготовки друкованих плат (ПП) знаходиться 8 установок, в процесі роботи яких у повітря цеху виділяються етиловий спирт і амоній діохромат (ці компоненти входять до складу фоторезиста). У силу цих причин повітря робочої зони не відповідає ГОСТ 12.1.005-88.В установках використовуються двигуни, за допомогою яких здійснюється конвеєрне просування заготовок ПП у ванні з фоторезистом. У силу невеликої потужності і конструкції підвісу двигунів рівень шуму від обладнання не перевищує максимально допустимого за ГОСТ 12.1.003-83.
При роботі з електрообладнанням на людину впливають, які генеруються електронікою, магнітні поля промислових частот.
Це випромінювання негативно впливає на розвиток клітин, підвищують небезпеку виникнення онкологічних захворювань. В обладнанні з розглянутого цеху, електронні управляючі блоки і двигуни знаходяться в металевих кожухах і щодо віддалені від місця оператора. Тому рівень магнітних полів не представляє небезпеки для людини.
14.1.2. Вимоги до виробничого приміщення.
Цех нанесення фоторезиста на ПП являє собою приміщення розміром 40'25 м. і висотою 6 м. У приміщенні є 6 віконних прорізів розміром 2,5 '3, 2 м. і двоє дверей розміром 2'2, 5 м. У цеху розміщені 8 установок розміром 6'5, 55 м., які обслуговуються 10-ма операторами. Установка являє собою комплекс, який складається з ванни в якій знаходиться власне фоторезист. Посредствам конвеєра, заготівлі ПП занурюються у ванну, після того як заготівля залишає ванну вона виявляється покрита фоторезистом. Всі параметри обладнання (швидкість конвеєра, температура фоторезиста та ін) підтримуються системою автоматичного регулювання. Оператор має доступ до цих параметрів, посредствам пульта управління. На рис. 14.1 представлений ескіз цеху.Площа однієї установки:
Площа зайнята устаткуванням:
Площа цеху:
Вільна площа:
Площа на одну людину:
Обсяг займаний обладнанням:
Обсяг цеху:
Обсяг на одну людину:
Ескіз цеху нанесення фоторезиста на ПП
1 - Щит для відключення електрики (1400'700'1800);
2 - Установка нанесення фоторезиста на ПП (6000'5550'1700).
Малюнок 14.1.
Згідно з вимогами СН 245-71 виробниче приміщення відповідає санітарним нормам.
14.1.3. Мікрокліматичні умови виробничого приміщення та вентиляція.
Мікроклімат виробничих приміщень визначається наступними параметрами:- Температура повітря
- Відносна вологість
- Швидкість руху повітря
- Температура навколишніх поверхонь.
Відповідно до вимог ГОСТ 12.1.005-88 відповідно категорією робіт середньої важкості IIа, в даному приміщенні повинні забезпечуватися такі умови праці (таблиця 14.1).
Таблиця 14.1.
Оптимальні і допустимі параметри мікроклімату
| Період | Температура ° С | Відносить. волог. % | Скор. движ. м / с. | ||||||
| Оптим. | Допустима межа | ||||||||
| верхня | нижня | ||||||||
| На робочих місцях | опт. | доп. | опт. | доп. | |||||
| пост. | не пост. | пост. | не пост. | ||||||
| Холодний | 18-20 | 23 | 24 | 17 | 15 | 40-60 | 75 | 0,2 | £ 0,3 |
| Теплий | 21-23 | 27 | 29 | 18 | 17 | 40-60 | 65 | 0,3 | 0,2-0,4 |
Розрахуємо кількість етилового спирту випаровується з поверхні ванни:
Ширина ванни В = 2м, довжина l = 3м. Відповідно площа ванни буде:
З 1 м 2 поверхні ванни на годину випаровується 70 г етилового спирту, відповідно з 6 м 2:
Визначимо необхідна витрата повітря, що видаляється:
де:
Згідно СН 245-71
З урахуванням
Розрахуємо кількість амонію дворомовокислого випаровується з поверхні ванни:
Площа ванни
З 1 м 2 поверхні ванни на годину випаровується 15 г амонію дворомовокислого, відповідно з 6 м 2:
Визначимо необхідна витрата повітря:
З урахуванням
При одночасному виділення декількох шкідливостей необхідний повітрообмін знаходять підсумовуванням об'ємів повітря необхідного для видалення кожного з шкідливих речовин.
З урахуванням того, що в цеху працюють 8 установок знаходимо повітрообмін цеху:
Для того щоб, скоротити кількість шкідливих речовин потрапляють в повітря робочої зони необхідно їх локальне видалення. Для цього рекомендується встановити на кожному агрегаті місцеві активовані відсмоктувачі [16]. Ці відсмоктувачі активізують плоскими припливними струменями, які захоплюють навколишнє повітря і направляють його до отвору всмоктування.
Припливна струмінь повинна проходити в зоні шкідливих виділень і спрямовуватися до центру отвору всмоктування. Швидкість цього струменя повітря слід забезпечувати в межах 1-2 м / с. Ширину припливної щілини не слід робити менше 5 мм., А щілини місцевого відсмоктування 50 мм. Швидкість припливного повітря при активованих відсмокчи в ванн приймають не більше 10 м / с., У уникнення утворення хвиль на поверхні рідини.
Розрахуємо витрата припливного і відсмоктується повітря бортового активованого відсмоктування, рис. 14.2.
Бортовий активоване відсмоктування
Малюнок 14.2.
Ширина ванни В = 2м, довжина l = 3м.
Щілини для подачі і видалення повітря розташовуються уздовж довгих бортів ванни.
Припливна плоска струмінь обмежена з одного боку. Відстань від припливного отвору до критичного перерізу визначаємо як:
Осьову швидкість припливної струменя в критичному перетині
Середню швидкість в припливно отворі
Швидкість всмоктування приймаємо в межах
Витрата припливного повітря дорівнює:
Витрата відсмоктується повітря:
Скорегуємо повітрообмін цеху з урахуванням повітря відсмоктується бортовими активованими відсмоктувачами. Ці відсмоктувачі забезпечують видалення виділених шкідливостей до 80%, отже:
тобто для загальної вентиляції цеху досить забезпечити видалення повітря
По витраті вибираємо вентилятор для видалення повітря А5090-1 - вентиляторний агрегат типу Ц5-75. Число оборотів і потужність двигуна вибираємо за характеристиками вентилятора. Число оборотів становить
Для подачі повітря вибираємо вентилятор А2, 5100 - вентиляторний агрегат типу Ц4-60. Число оборотів становить
14.1.4. Вимоги до освітлення виробничого приміщення.
Одним з найважливіших факторів, що впливають на продуктивність праці є освітленість робочого місця обслуговуючого персоналу. У цеху нанесення фоторезиста має місце система суміщеного освітлення (природне одностороннє і загальне штучне освітлення). Природне світло проникає через 6 віконних прорізів розміром 2,5 '3, 2 м. Загальна штучне освітлення створено люмінесцентними лампами. Нормована освітленість виробничих приміщень у відповідності зі СНіП 23.05-95 становить 200 лк.Зробимо розрахунок загального штучного освітлення методом коефіцієнта використання світлового потоку [16]. Метод дозволяє забезпечити середню освітленість поверхні з урахуванням всіх падаючих на неї потоків, як прямих, так і відображених. Його застосовують для розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь.
Коефіцієнт використання світлового потоку h дорівнює відношенню світлового потоку, що падає на розрахункову поверхню, до всього потоку освітлювальної установки. Він визначається геометрією приміщення, коефіцієнтами відображення стелі r п, стін r с, розрахункової поверхні r р, типом КСС джерела світла.
Виконувана зорова робота характеризується наступними параметрами:
фон - середній;
контраст - великий;
розмір об'єкта розрізнення до 1 мм.
Визначаємо r п = 70%, r з = 50%, r р = 30%.
Геометрія приміщення враховується індексом приміщення:
де a і b - довжина і ширина приміщення, м;
h - розрахункова висота (висота підвісу над розрахунковою поверхнею), м.
а = 40м, b = 25м, h = 5м.
Тоді підставивши значення отримаємо індекс приміщення:
Отже, за всіма отриманими величинам визначаємо коефіцієнт використання світлового потоку
Тип КСС Д-1, h = 0,77%.
Необхідний потік кожної лампи визначаємо за формулою:
де E - нормативне значення освітленості, лк;
S - площа приміщення, м 2;
Z - коефіцієнт нерівномірності, Z = 1,1;
N - кількість ламп;
У відповідності зі СНиП 23.05-95 мінімальне значення освітленості в даному приміщенні становить E = 200 лк.
Звідси отримуємо:
Вибираємо люмінесцентну лампу ЛД-80 зі світловим потоком Ф = 4070 лк.
Маємо
Вибираємо світильник типу ПВЛМ, в якому розміщуються дві лампи. Розрахуємо кількість світильників:
Розміри світильника: 1150'225'95 мм.
Розташування світильників у приміщенні показано на малюнку 14.3.
Розташування штучного освітлення
Малюнок 14.3.
14.1.5. Техніка безпеки.
14.1.5.1. Забезпечення електробезпеки.
Харчування устаткування цеху здійснюється від 3-х фазної мережі змінного струму, напругою 220-380 В, частотою 50 Гц з ізольованою нейтраллю.Причинами поразки електричним струмом при експлуатааціі обладнання для виробництва друкованих плат є наступні фактори:
- Випадковий дотик або наближення на небезпечну відстань до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою;
- Поява напруги на металевих конструктивних частинах електрообладнання - корпусах, кожухах і т. п. - у результаті пошкодження ізоляції та інших причин;
- Поява напруги на відключених струмовідних частинах, на яких працюють люди, внаслідок помилкового включення установки;
Для забезпечення безпеки від ураження електричним струмом усіх будівель і споруд застосовують захисне заземлення. Захисне заземлення - навмисне з'єднання з землею обладнання, що не знаходиться під напругою в нормальних умовах експлуатації, але які можуть опинитися під напругою в результаті порушення ізоляції установки.
Зробимо розрахунок системи захисного заземлення, а саме розрахунок групових заземлювачів в однорідному землі з розміщенням по контуру [16].
Визначимо опір одного вертикального електрода за формулою:
де
L - довжина стрижня;
b - ширина стрижня;
Грунт на території будівлі - суглинок, величина питомого опору якого
Як штучні заземлювачі приймаємо труби довжиною L = 2,3 м, діаметром b = 0,15 м.
Тоді отримаємо
Визначимо кількість вертикальних електродів по таблиці [16] використовуючи співвідношення
n - кількість вертикальних електродів.
Знаходимо довжину горизонтальної провідника зв'язку за формулою:
де L - довжина горизонтальної провідника зв'язку, м;
а - відстань між двома вертикальними електродами, воно знаходиться із співвідношення
Визначимо опір горизонтального провідника зв'язку, що з'єднує верхні кінці електродів за формулою:
де
Далі визначаємо результуючий опір штучного заземлювача.
де
Проведений розрахунок показує, що пропоновані заземлювачі задовольняють умові групових заземлювачів.
14.1.5.2. Пожежна безпека.
Основними причинами пожеж в цеху є:1. Несправність електроустаткування;
2. Самовільна модернізація установок з відхиленням від технологічних схем;
3. Недотримання графіку планового ремонту;
Відповідно до СНіП2.09.02-85 будівля має категорію вибухопожежної небезпеки Д, тобто виробництво, пов'язане з застосуванням негорючих речовин у холодильному стані. Вогнестійкість будинку визначається по СНіП2.01.02-85. Виробничий цех належить до III категорії. Відповідно до вимог до протипожежної безпеки в приміщенні знаходяться 22 вуглекислотних стаціонарних вогнегасника типу ОУ-8. Для більш швидкого реагування пожежної служби в цеху розташовані димові сповіщувачі МД-3, кожен з яких обслуговує площу до 85 м 2. Відповідно в цеху їх встановлюється 12 шт.
При загорянні приміщення необхідно в найкоротший термін евакуювати всіх людей з будівлі.
Схема евакуації людей з будівлі наведена на рис. 14.4.
14.2. Охорона навколишнього середовища
У процесі виробництва друкованих плат в повітря робочої зони виділяються різні шкідливі речовини. Джерелом виділення шкідливих речовин в атмосферне повітря цеху є наступне технологічне обладнання: ножиці для нарізки заготовок, свердлильні та фрезерні верстати, установки хімічної підготовки і подтравливания поверхні, установки для нанесення фоторезистів і фарб, установки експонування, прояви та зняття фоторезистів.Схема евакуації людей з цеху
1 - щит для відключення електрики;
2, 6 - пожежні крани;
4 - вогнегасники;
3, 5 - кімнати для переодягання.
Малюнок 14.4.
Визначимо кількість шкідливих речовин виділяються в повітря в процесі виробництва і оцінимо їх величину по відношенню до допустимим нормам. Валове виділення забруднюючих речовин визначається виходячи з нормо-годин роботи обладнання і поняття умовної плати.
Кількість шкідливої речовини (т / рік), що відходить від одиниці технологічного обладнання визначається за формулою:
M i = 3,6 q i W (1,2,3) 10 -3
де W (1,2,3) - визначається за формулою:
W 1 = (N i i / L) K i i
N i i - загальна кількість шарів i-го типу реальної друкованої плати, оброблюваних при i - технологічному процесі відповідно до програми випуску, шарів / рік; L-продуктивність устаткування, шарів / годину; q i - питома кількість шкідливої речовини, що виділяється при технологічному процесі, м / с.
Кількість шкідливих речовин, що виділяються в атмосферне повітря при механічній обробці заготовок.
При отриманні заготовок.
Використовуються ножиці роликові Ю.1.015.01.00.000.
Склотекстоліт фольгований СФ-2Н-35-1, 5
Пил стеклотекстолита
Пил мідна
Периметр плати
N З = 1000 шарів / рік.
L = 720 шарів / годину.
Виділення пилу склотекстоліту:
Виділення пилу міді:
При отримання фіксують і технологічних отворів.
Використовується настільний свердлильний верстат 2Н-106П.
Склотекстоліт фольгований СФ-2Н-35-1, 5.
Пил стеклотекстолита
Пил мідна
У платі є 4 фіксують отвори
N ФО = 1000 шарів / рік.
L = 360 шарів / годину.
Виділення пилу склотекстоліту:
Виділення пилу міді:
При отримання монтажних отворів.
Використовується свердлильний верстат з ЧПУ СФ-72Б.
Склотекстоліт фольгований СФ-2Н-35-1, 5.
Пил стеклотекстолита
Пил мідна
У платі є 826 монтажних отвори
N МО = 1000 шарів / рік.
L = 40 шарів / годину.
Виділення пилу склотекстоліту:
Виділення пилу міді:
При фрезеруванні друкованої плати по контуру дискової фрезою.
Використовується фрезерний верстат 3А-64Д.676П
Склотекстоліт фольгований СФ-2Н-35-1, 5.
Пил стеклотекстолита
Пил мідна
Периметр плати
N Ф = 1000 шарів / рік.
L = 60 шарів / годину.
Виділення пилу склотекстоліту:
Виділення пилу міді:
При прояві малюнка друкованої плати.
Використовується установка УПФ ГГМЗ.250.001.
Виділення метілхлороформа
Площа плати
N П = 1000 шарів / рік.
L = 160 шарів / годину.
Виділення метілхлороформа:
При видаленні фоторезиста і фарби.
Використовується установка УПФ ГГМЗ.254.001.
Виділення метилену хлористого
Площа плати
N П = 1000 шарів / рік.
L = 160 шарів / годину.
Виділення метилену хлористого:
При експонуванні малюнка друкованої плати.
Використовується установка СКЦІ.442.152.001.
Виділення озону
Площа плати
N П = 1000 шарів / рік.
L = 40 шарів / годину.
Виділення озону:
У підсумку отримуємо виділення пилу склотекстоліту:
Виділення пилу міді:
Виділення метілхлороформа:
Виділення метилену хлористого:
Виділення озону:
За величиною потужності викидів встановлюється норматив ПДВ виходячи з умов, щоб за межами санітарно-захисної зони концентрація, створена розглянутими джерелами викидів, в сумі з фонової не перевищувала ГДК, встановленого ГОСТ 12.1.005-88.
15. Організаційно-економічний розділ
Метою розробки даного дипломного проекту є проектування горизонтального каналу наведення і стабілізації приводу ОЕС. У результаті був розроблений цифровий стежить електропривод який значно перевершує за своїми технічними показниками аналогічні вироби: має більш високі швидкодія і точність; набагато легше в обслуговуванні. Але одним з найважливіших критеріїв є економічна вигода - принесе цей виріб додатковий прибуток. Відповідь на поставлене питання ми отримаємо тільки провівши відповідні розрахунки, які будуть розглянуті в цьому розділі.15.1. Складання і розрахунок мережного графіка.
При економічному аналізі ДКР можна використовувати стрічкові діаграми, а також мережеві графіки. Так як стрічкові діаграми не відображають повною мірою взаємозв'язку між окремими роботами, тоді як це дуже необхідно при плануванні і виконанні складних комплексів, що складаються з численних робіт, частина з яких доцільно в тій чи іншій мірі поєднувати в часі. Через відсутність показаних на лінійному графіку можуть виникати непередбачені простої. У проектній практиці нерідкі випадки, коли зміна умов та факторів призводить до зміни спочатку намічених термінів виконання робіт. У таких випадках, даних, наведених на стрічковому графіку, недостатньо для вирішення питань про те, які заходи повинні бути прийняті для своєчасного виконання всього комплексу робіт, які корективи слід внести в графік, як краще використовувати наявні ресурси. Таким чином, стрічковий графік при виконанні великих складних комплексних робіт, не забезпечує безперервності планування та оперативного управління.Дане ДКР є складним комплексом робіт, і як показано вище для її оцінки лінійний графік недостатній, і для підвищення оперативності використовуємо мережевий метод планування та управління. Основним документом СПУ є мережевий графік.
Мережевий графік - це графічне зображення плану розробки, що показує взаємозв'язок всіх робіт, необхідних для досягнення кінцевої мети. У мережевому графіку до найдрібніших подробиць аналізується розглянута задача, виявляється послідовність і взаємозв'язок робіт.
Події мережевого графіка кодуються. Для цього використовують натуральний ряд чисел від 0. Для розрахунку мережного графіка необхідно скласти картотеку подій і картотеку робіт. У картотеці робіт формуються назви робіт та присвоюються їм коди. Теж саме робиться і з картотекою подій. Картотека подій представлена в табл. 15.1, а картотека робіт у табл. 15.2. Мережевий графік відображає послідовність процесу в часі і не є відображенням просторової структури об'єкта. Мережевий графік представлений в додатку 4.
Трудомісткість розробки етапів ДКР визначається в залежності від функціонального призначення, групи складності та новизни проектованих виробів:
де
Таблиця 15.1.
Картотека подій.
| Номер події | Найменування події |
| 0 | завдання на диплом отримано |
| 1 | технічне завдання розроблено і оформлено |
| 2 | технічне завдання затверджено |
| 3 | розрахунок і складання мережного графіка виконано |
| 4 | аналіз сучасного стану в області ЦСЕП проведено |
| 5 | методики побудови ЦСЕП проаналізовано |
| 6 | структурна схема ЦСЕП складена |
| 7 | структурна схема ЦСЕП накреслена |
| 8 | функціональна схема МПК розроблена |
| 9 | функціональна схема МПК накреслена |
10 | принципова схема МПК розроблена |
| 11 | принципова схема підсилювача розроблена |
| 12 | принципова схема підсилювача розрахована |
| 13 | принципова схема ЦСЕП накреслена |
| 14 | друкована плата ЦСЕП розроблена |
| 15 | друкована плата ЦСЕП накреслена |
| 16 | характеристики ЦСЕП досліджено |
| 17 | характеристики ЦСЕП накреслені |
| 18 | складальне креслення ЦСЕП складений |
| 19 | складальне креслення накреслений |
| 20 | загальний вигляд електронного блоку розроблено |
| 21 | загальний вигляд електронного блоку оформлений |
| 22 | Технологічна частина виконана |
| 23 | розділ надійності виконаний |
| 24 | розділ охорони праці та навколишнього середовища виконаний |
| 25 | витрати на проектування і виготовлення, економічний ефект розраховані |
| 26 | Пояснювальна записка оформлена |
| 27 | Документація здана в ДЕК |
Картотека робіт.
| Код | Найменування | Тривалість роботи |
| 0-1 | розробка технічного завдання | 3 |
| 1-2 | затвердження технічного завдання | 2 |
| 2-3 | розрахунок і складання мережного графіка | 1 |
| 3-4 | аналіз сучасного стану в області ЦСЕП | 1 |
| 3-5 | аналіз методик побудови ЦСЕП | 2 |
| 4-6 | фіктивна робота | 1 |
| 5-6 | Складання структурної схеми ЦСЕП | - |
| 6-7 | Оформлення креслення структурної схеми | 5 |
| 6-8 | Розробка функціональної схеми МПК | 3 |
| 8-9 | Креслення функціональної схеми МПК | 6 |
| 7-11 | фіктивна робота | 4 |
| 8-10 | Розробка принципової схеми МПК | 3 |
| 6-11 | Розробка принципової схеми підсилювача | 2 |
| 11-12 | розрахунок принципової схеми підсилювача | 3 |
| 11-13 | креслення принципової схеми ЦСЕП | 5 |
| 9-13 | фіктивна робота | - |
| 10-15 | фіктивна робота | - |
| 13-14 | фіктивна робота | 4 |
| 12-14 | розробка друкованої плати ЦСЕП | 3 |
| 14-15 | оформлення друкованої плати | 4 |
| 12-17 | Дослідження характеристик ЦСЕП | 6 |
| 17-18 | Оформлення характеристик ЦСЕП | 8 |
| 15-21 | фіктивна робота | - |
| 18-24 | фіктивна робота | 5 |
| 14-19 | складання складального креслення ЦСЕП | 2 |
| 19-20 | креслення складального креслення | 8 |
| 20-24 | фіктивна робота | 8 |
| 19-21 | розробка загального вигляду електронного блоку | 12 |
| 21-22 | оформлення загального вигляду електронного блоку | 8 |
| 22-25 | Фіктивна робота | 4 |
| 21-23 | Виконання технологічної частини | 5 |
| 23-25 | Фіктивна робота | 6 |
| 14-24 | Розрахунок надійності | 4 |
| 6-16 | розрахунок охорони праці та навколишнього середовища | - |
| 24-25 | Оформлення організаційно-економічної частини | - |
| 16-25 | Фіктивна робота | 8 |
| 25-26 | Оформлення пояснювальної записки | 8 |
| 26-27 | здача документації в ДЕК | 15 |
Співвідношення трудових витрат по окремих етапах ДКР представлені в табл. 15.3.Группу складності встановлюють відповідно до технічних параметрів, характеристиками складальних одиниць електронного пристрою і нормативами вре-
Таблиця 15.3.
| N п / п | Стадії ДКР | Трудомісткість, у% до трудомісткості робочого проекту |
| 1. | Розробка технічного завдання на проектування | 2.5 |
| 2. | Розробка технологічного пропозиції | 2.5 |
| 3. | Розробка ескізного проекту | 15.0 |
| 4. | Розробка технічного проекту | 20.0 |
| 5. | Розробка робочої документації в тому числі: · Виготовлення дослідного зразка і заводські випробування · Розробка конструкторської документації · Державні випробування дослідного зразка та коригування конструкторської документації | 30.0 25.0 5.0 |
| Разом | 100.0 | |
мени на розробку конструкторської документації в НДІ і КБ з напрямків техніки і типовими нормами часу на розробку конструкторської документації, розробленими ЦБНТ. У даній системі третя група складності. Вона включає розробку складальних одиниць, що відтворюють наявні вироби з конструктивною і розмірної переробкою (запозичений тільки принцип). Тоді 
Тоді підставивши значення у формулу (15.1) отримаємо:
Тривалість виконання ДКР встановлюється в календарних днях. Визначення складу виконавців ДКР здійснюється в залежності від заданої (директивної) тривалості виконання робіт приймається 5-6 міс., Що відповідає періоду дипломного проектування, включаючи переддипломну практику:
де
п'ятиденному режимі роботи,
Тоді загальна чисельність виконавців ДКР:
Виконані розрахунки за визначенням трудомісткості та тривалості окремих етапів ДКР, кількість виконавців зведемо в табл. 15.4.
На підставі розрахованих етапів і видів робіт будується мережевий графік виконання ДКР, результати розрахунків якого наведені в додатку 5.
Таблиця 15.4.
При плануванні собівартості ДКР повинно бути забезпечено повне і достовірне відображення всіх видів витрат, пов'язаних з їх виконанням.
У процесі калькуляції собівартості ДКР використовується наступна угруповання витрат по статтях, представлена в табл. 15.5.
У статтю матеріали, покупні вироби і напівфабрикати також включені витрати на оформлення документації, а саме:
· Папір;
· Аркуші формату А1;
· Туш;
· Пір'я;
· Канцелярське приладдя тощо
Розрахунок витрат на оформлення документації зводиться в табл. 15.6.
Витрати по статті 2 відсутні.
Стаття Основна заробітна плата включає заробітну плату працівників, що беруть участь в даному виді робіт з урахуванням премій.
Таблиця 15.5.
Калькуляція планової собівартості проведення ДКР
Таблиця 15.6.
Розрахунок основної заробітної плати зводиться в табл. 15.7.
Заробітна плата з урахуванням розміру премій:
З = Зосн × 1.2
З = 6173,1 × 1.2 = 7407,7 (т.руб).
Стаття 4 включає витрати з додаткової зарплати і приймається в розмірі 10-20% від основної зарплати.
Таблиця 15.7.
Стаття 5 включає витрати відрахування в бюджет держави за встановленими законодавством нормами. Ці витрати складають 39% від суми основної та додаткової зарплати.
Витрати за статтею 7 відсутні.
Витрати по статті 8 приймаються в розмірі 5% від суми всіх попередніх статей.
Розрахунок витрат на виготовлення дослідного зразка електронного пристрою і передвиробничий витрат.
Витрати на виготовлення дослідного зразка електронного пристрою розраховуються за формулою:
де
Заробітна плата науково-виробничого персоналу дослідного виробництва визначається як:
де
1,2 - коефіцієнт, що враховує премію з фонду заробітної плати;
1,1 - коефіцієнт, що враховує додаткову заробітну плату;
1,395 - коефіцієнт, що враховує відрахування на соціальне забезпечення.
Дослідний зразок виготовляється за 10 робочих днів. Виготовляють його технік і керівник. Отже, тарифна оплата обчислюється:
ЗПЛ = (500/21) × 10 + (1500/21) × 1 = 309,5 руб.
Тоді заробітна плата науково-виробничого персоналу:
ЗПЛ = 309,5 × 1,2 × 1,1 × 1,395 = 570 руб.
Основна заробітна плата:
Отже, підставляючи значення отримаємо:
ЗПЛ осн = 309,5 × 1,2 = 371,4 руб.
Обчислимо витрати на виготовлення дослідного зразка електронного пристрою:
Соп = (= SUM (ABOVE) 153370 × (1 +0,04) +570 +371,4 × 2,2) × (1 +0,5) = 168936,5 руб.
Передвиробничий витрати науково-технічної організації визначаються за формулою:
де
Витрати на підготовку зразка серійного виробництва визначається як
Зпредпр = = SUM (ABOVE) 257375,7 +1,3 × = SUM (ABOVE) 257375,7 = 591964,11 руб.
Таблиця 15.8.
Калькуляція планової собівартості проведення ДКР
Розрахунок витрат на виготовлення проектованого електронного пристрою.
Для визначення витрат на виготовлення проектованого електронного пристрою складається калькуляція по відповідних статтях, перелічених у табл. 15.9.
Розрахунок вартості основних матеріалів, покупних комплектуючих виробів та напівфабрикатів з урахуванням транспортно-заготівельних витрат зводимо в табл. 15.10.
Стаття «Основна заробітна плата основного виробничого персоналу» включає тарифну заробітну плату і премії. Розрахунок тарифної заробітної плати зводиться в табл. 15.11.
Таблиця 15.9.
Калькуляція собівартості проектованого електронного пристрою.
Таблиця 15.11.
Таблиця 15.10.
На підставі сучасних методів проектування розроблена конструкція друкованої плат БО приводу, технологічні процеси їх виготовлення, проведений розрахунок теплового режиму роботи плати і надійність експлуатації пристрою.
Велика увага охороні праці та навколишнього середовища. Проведено розрахунок параметрів виробництва друкованих плат БО приводу ГКНіС: кількість людей, зайнятих безпосередньо виготовленням виробів, розміри цеху, встановлення обладнання, вентиляція, освітлення. Визначено категорія пожежобезпеки виробництва (III), запропоновано схему евакуації людей при пожежі і розташування протипожежного обладнання. Кількість шкідливих викидів при виробництві вироби не перевищують ГДК.
Економічної частина включає в себе складання мережного плану проектування та виготовлення дослідного зразка приводу ГКНіС ОЕС, розрахунок критичного шляху, який склав 75 днів, і розрахунок собівартості ДКР та вартості дослідного зразка (257376 крб. Та 190937,7 руб. Відповідно).
2. Стежать приводи. У 2-х кн. Під ред. Б.К. Чемоданова.-М.: Енергія, 1976.-384 с., Іл.
3. Макаров І.М., Менський Б.М. Лінійні автоматичні системи.-2-е вид., Перераб. і доп.-М.: Машинобудування, 1982.-504 з., іл.
4. Бесекерскій В.А., Попов О.П. Теорія систем автоматичного регулірованія.-3-е вид., Ісправленное.-М.: Наука, 1975.-768 с., Іл.
5. Технічна кібернетика. Теорія систем автоматичного регулювання. Книга 1. Колл. авторів. Під ред. В.В. Солодовникова. -М.: Машинобудування, 1967.-770 с.
6. Ізерман Р. Цифрові системи управління. Пер. з англ.-М.: Світ, 1984.-541 с., іл.
7. Гурецький Х. Аналіз і синтез систем керування з запізненням. Пер. з польского.-М.: Машинобудування, 1974.-328 с.
8. Павловський М.А. Теорія гіроскопов.-К.: Вища шк. Головне вид-во, 1986.-303 с., Іл.
9. Одінцов А.О. Теорія і расчетгіроскопіческіх пріборов.-К.: Вища шк. Головне вид-во, 1985.-392 с., Іл.
10. Довідник конструктора РЕА. Загальні принципи конструювання / За редакцією Варламова Р.Г. - М.: Радянське радіо, 1980.-480 с.
11. Жукова Г.А., Жуков В.П. Курсове та дипломне проектування низьковольтними електричним аппаратам.-М.: Вищ. шк., 1987.-160 с.
12. Гусєв А.І. Проектування пристроїв автоматики і телемеханіки. - Саратов: СПИ, 1978.-72 с.
13. Мітрейкін І.А., Озерський А.І. Конструювання апаратури автоматики і телемеханікі.-М.: Машинобудування, 1975.-272 с.
14. Жигалов А.Т. Конструювання і технологія друкованих плат. - М.: Вища школа, 1983.
15. Довідкова книга з світлотехніки / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Вища школа, 1983.
16. Довідник проектувальника санітарно-технічних пристроїв. У 3-х ч. / Под ред. І.Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1978.
17. Козлов Б.А., Ушаков І.А. Довідник з розрахунку надійності апаратури радіоелектроніки та автоматкі.-М.: Рад. радіо, 1975.-471 с.
18. Соцьким Б.С. Основи теорії і розрахунку надійності елементів і пристроїв автоматики та обчислювальної техніки. - М.: Вищ. шк., 1970.-271 с.
Тоді підставивши значення у формулу (15.1) отримаємо:
Тривалість виконання ДКР встановлюється в календарних днях. Визначення складу виконавців ДКР здійснюється в залежності від заданої (директивної) тривалості виконання робіт приймається 5-6 міс., Що відповідає періоду дипломного проектування, включаючи переддипломну практику:
де
п'ятиденному режимі роботи,
Тоді загальна чисельність виконавців ДКР:
Виконані розрахунки за визначенням трудомісткості та тривалості окремих етапів ДКР, кількість виконавців зведемо в табл. 15.4.
На підставі розрахованих етапів і видів робіт будується мережевий графік виконання ДКР, результати розрахунків якого наведені в додатку 5.
Таблиця 15.4.
| N п / п | Найменування етапів ДКР | Вид робіт | Кількість виконавців | Трудомісткість, н-год | Тривалість робіт, кал. дн. |
| 1. | Розробка технічного завдання | Розробка технічного. завдання, затвердження завдання | 0.05 | 23.4 | 4.68 |
| 2. | Розробка технологічне-кого пропозиції | Розрахунок і складання мережного графіка, аналіз збрешемо. стану в області ЦСЕП, аналіз методик побудови ЦСЕП | 0.05 | 23.4 | 4.68 |
| 3. | Розробка ескізного проекту | Складання структурної схеми ЦСЕП, розробка функціональної схеми МПК | 0.28 | 140.6 | 28.12 |
| 4. | Розробка технічної пропозиції | Розробка принципової схеми МПК, розробка принципової схеми підсилювача, розрахунок підсилювача, формування друкованої плати ЦСЕП | 0.38 | 187.5 | 37.5 |
| 5. | Розробка робочої документації | Складання складального креслення і креслення загального вигляду, виконання технологічної частини, розрахунок надійності, розрахунок ВІД і ОС, оформлення організаційно-економічної частини, здача документації в ДЕК | 1.13 | 562.5 | 112.5 |
15.2. Розрахунок витрат на проектування і виготовлення слідкуючого електроприводу
Визначення планової собівартості проведення ДКР.При плануванні собівартості ДКР повинно бути забезпечено повне і достовірне відображення всіх видів витрат, пов'язаних з їх виконанням.
У процесі калькуляції собівартості ДКР використовується наступна угруповання витрат по статтях, представлена в табл. 15.5.
У статтю матеріали, покупні вироби і напівфабрикати також включені витрати на оформлення документації, а саме:
· Папір;
· Аркуші формату А1;
· Туш;
· Пір'я;
· Канцелярське приладдя тощо
Розрахунок витрат на оформлення документації зводиться в табл. 15.6.
Витрати по статті 2 відсутні.
Стаття Основна заробітна плата включає заробітну плату працівників, що беруть участь в даному виді робіт з урахуванням премій.
Таблиця 15.5.
Калькуляція планової собівартості проведення ДКР
| N п / п | Найменування статей витрат |
| 1. | Матеріали (за вирахуванням зворотних відходів), покупні вироби і напівфабрикати |
| 2. | Спеціальне устаткування для наукових (експериментальних) робіт |
| 3. | Основна заробітна плата |
| 4. | Додаткова заробітна плата |
| 5. | Відрахування на соціальне забезпечення |
| 6. | Наукові та виробничі відрядження |
| 7. | Оплата робіт, виконуваних сторонніми організаціями та підприємствами |
| 8. | Інші прямі витрати |
| 9. | Разом планова собівартість |
| № п / п | Найменування витрат | Сума, руб. |
| 1 | Папір | 160 |
| 2 | Листи формату А1 | 60 |
| 3 | Туш | 8 |
| 4 | Чорнила для принтера | 350 |
| 5 | Креслярські приналежності | 80 |
| 6 | Канцелярські товари | 50 |
| 7 | РАЗОМ | 708 |
Заробітна плата з урахуванням розміру премій:
З = Зосн × 1.2
З = 6173,1 × 1.2 = 7407,7 (т.руб).
Стаття 4 включає витрати з додаткової зарплати і приймається в розмірі 10-20% від основної зарплати.
Таблиця 15.7.
| N п / п | Найменування етапів | Виконавці за категоріями | Трудомісткість, чол-дн. | Зарплата, прихід. на 1 чел.-дн., т.руб. | Всього заробітна плата |
| 1. | Розробка технічного завдання на проектування | Керівник Виконавець | 1 2.93 | 1500/21 = 71,4 850/21 = 40,5 | 71,4 118,7 |
| 2. | Розробка технологічного пропозиції | Керівник Виконавець | 1 2.93 | 71,4 40,5 | 71,4 118,7 |
| 3. | Розробка ескізного проекту | Керівник Виконавець | 4 17.6 | 71,4 40,5 | 285,6 712,8 |
| 4. | Розробка технічного проекту | Керівник Виконавець | 6 23.4 | 71,4 40,5 | 428,4 947,7 |
| 5. | Розробка робочої документації | Керівник Виконавець | 8 70.3 | 71,4 40,5 | 571,2 2847,2 |
| Разом | 6173,1 | ||||
Витрати за статтею 7 відсутні.
Витрати по статті 8 приймаються в розмірі 5% від суми всіх попередніх статей.
Розрахунок витрат на виготовлення дослідного зразка електронного пристрою і передвиробничий витрат.
Витрати на виготовлення дослідного зразка електронного пристрою розраховуються за формулою:
де
Заробітна плата науково-виробничого персоналу дослідного виробництва визначається як:
де
1,2 - коефіцієнт, що враховує премію з фонду заробітної плати;
1,1 - коефіцієнт, що враховує додаткову заробітну плату;
1,395 - коефіцієнт, що враховує відрахування на соціальне забезпечення.
Дослідний зразок виготовляється за 10 робочих днів. Виготовляють його технік і керівник. Отже, тарифна оплата обчислюється:
ЗПЛ = (500/21) × 10 + (1500/21) × 1 = 309,5 руб.
Тоді заробітна плата науково-виробничого персоналу:
ЗПЛ = 309,5 × 1,2 × 1,1 × 1,395 = 570 руб.
Основна заробітна плата:
Отже, підставляючи значення отримаємо:
ЗПЛ осн = 309,5 × 1,2 = 371,4 руб.
Обчислимо витрати на виготовлення дослідного зразка електронного пристрою:
Соп = (= SUM (ABOVE) 153370 × (1 +0,04) +570 +371,4 × 2,2) × (1 +0,5) = 168936,5 руб.
Передвиробничий витрати науково-технічної організації визначаються за формулою:
де
Витрати на підготовку зразка серійного виробництва визначається як
Зпредпр = = SUM (ABOVE) 257375,7 +1,3 × = SUM (ABOVE) 257375,7 = 591964,11 руб.
Таблиця 15.8.
Калькуляція планової собівартості проведення ДКР
| N п / п | Найменування статей витрат | Сума, руб. |
| 1. | Матеріали (за вирахуванням зворотних відходів), покупні вироби і напівфабрикати | 198575 |
| 2. | Спеціальне устаткування для наукових (експериментальних) робіт | 0 |
| 3. | Основна заробітна плата | 7407,2 |
| 4. | Додаткова заробітна плата | 740,8 |
| 5. | Відрахування на соціальне забезпечення | 3177,9 |
| 6. | Наукові та виробничі відрядження | 800 |
| 7. | Оплата робіт, виконуваних сторонніми організаціями та підприємствами | 0 |
| 8. | Інші прямі витрати | 46674,8 |
| 9. | Разом планова собівартість | 257376 |
Для визначення витрат на виготовлення проектованого електронного пристрою складається калькуляція по відповідних статтях, перелічених у табл. 15.9.
Розрахунок вартості основних матеріалів, покупних комплектуючих виробів та напівфабрикатів з урахуванням транспортно-заготівельних витрат зводимо в табл. 15.10.
Стаття «Основна заробітна плата основного виробничого персоналу» включає тарифну заробітну плату і премії. Розрахунок тарифної заробітної плати зводиться в табл. 15.11.
Таблиця 15.9.
Калькуляція собівартості проектованого електронного пристрою.
| N п / п | Найменування статей калькуляції | Сума, руб. |
| 1. | Основні матеріали (за вирахуванням реалізованих відходів), покупні комплектуючі вироби, напівфабрикати і послуги кооперативних підприємств. | 184044 |
| 2. | Допоміжні матеріали для технологічних цілей | 139,33 |
| 3. | Основна заробітна плата основного виробничого персоналу | 40,68 |
| 4. | Додаткова заробітна плата основного виробничого персоналу | 6102 |
| 5. | Відрахування на соціальне забезпечення | 18,49 |
| 6. | Витрати на утримання та експлуатацію обладнання і транспортних засобів | 52,9 |
| 7. | Загальновиробничі витрати | 40,68 |
| 8. | Загальногосподарські витрати | 28,48 |
| 9. | Позавиробничі витрати | 417,1 |
| 10. | Разом повна собівартість | 190937,7 |
| N п / п | Найменування робіт | Тарифний розряд виконуваної роботи | Годинна тарифна ставка, т.руб. | Трудомісткість роботи, нормо-годину | Тарифна заробітна плата, т.руб. |
| 1. | Збірка | 3 | 3.0 | 3 | 9.0 |
| 2. | Монтаж | 5 | 3.75 | 4 | 15 |
| 3. | Випробування | 4 | 3.3 | 1 | 3.3 |
| 4. | Налагодження | 4 | 3.3 | 2 | 6.6 |
| Разом | 33.9 | ||||
| N п / п | Найменування основних матеріалів, комплектуючих виробів та напівфабрикатів | Одиниця виміру | Кількість одиниць на виріб | Сума витрат на виріб, руб. |
| 1. | Блок обробки сигналів | шт. | 1 | 17400 |
| 2. | Блок живлення | шт. | 1 | 150 |
| 3. | БО | шт. | 1 | 17400 |
| 4. | дроти | м | 50 | 100 |
| 5. | електроніка | шт. | 1 | 34800 |
| 6. | ДДУ | шт. | 1 | 17400 |
| 7. | ДУС | шт. | 1 | 13920 |
| 8. | двигун | шт. | 1 | 52200 |
| Разом вартість основних матеріалів, покупних і комплектуючих виробів та напівфабрикатів | = SUM (ABOVE) 153370 | |||
Висновок
У даному дипломному проекті спроектовано привід горизонтального каналу наведення і стабілізації ОЕС. У відповідності з розрахунком обраний двигун приводу - ДМБ (двигун безконтактний магнітний), що має ряд істотних переваг в порівнянні з іншими існуючими двигунами даного класу, розроблені функціональна схема і структурна схема лінійної математичної моделі слідкуючого приводу. Синтез системи проводився виходячи з вимог щодо часу перекидання і точності стеження за рухомим об'єктом в умовах впливу качок на носій стежить системи. Знайдені параметри моделі приводу горизонтального каналу наведення і стабілізації ОЕС забезпечують помилку стеження 0,1 мрад, час перехідного процесу 0,025 с і величину перерегулювання 2,5%, що задовольняє вимогам до систем даного класу точності і технічним завданням.На підставі сучасних методів проектування розроблена конструкція друкованої плат БО приводу, технологічні процеси їх виготовлення, проведений розрахунок теплового режиму роботи плати і надійність експлуатації пристрою.
Велика увага охороні праці та навколишнього середовища. Проведено розрахунок параметрів виробництва друкованих плат БО приводу ГКНіС: кількість людей, зайнятих безпосередньо виготовленням виробів, розміри цеху, встановлення обладнання, вентиляція, освітлення. Визначено категорія пожежобезпеки виробництва (III), запропоновано схему евакуації людей при пожежі і розташування протипожежного обладнання. Кількість шкідливих викидів при виробництві вироби не перевищують ГДК.
Економічної частина включає в себе складання мережного плану проектування та виготовлення дослідного зразка приводу ГКНіС ОЕС, розрахунок критичного шляху, який склав 75 днів, і розрахунок собівартості ДКР та вартості дослідного зразка (257376 крб. Та 190937,7 руб. Відповідно).
Бібліографічний список
1. Проектування стежать систем. Колл. авторів. Під ред. Л.В. Рабіновіча.М.: Машинобудування, 1969.-500 с.2. Стежать приводи. У 2-х кн. Під ред. Б.К. Чемоданова.-М.: Енергія, 1976.-384 с., Іл.
3. Макаров І.М., Менський Б.М. Лінійні автоматичні системи.-2-е вид., Перераб. і доп.-М.: Машинобудування, 1982.-504 з., іл.
4. Бесекерскій В.А., Попов О.П. Теорія систем автоматичного регулірованія.-3-е вид., Ісправленное.-М.: Наука, 1975.-768 с., Іл.
5. Технічна кібернетика. Теорія систем автоматичного регулювання. Книга 1. Колл. авторів. Під ред. В.В. Солодовникова. -М.: Машинобудування, 1967.-770 с.
6. Ізерман Р. Цифрові системи управління. Пер. з англ.-М.: Світ, 1984.-541 с., іл.
7. Гурецький Х. Аналіз і синтез систем керування з запізненням. Пер. з польского.-М.: Машинобудування, 1974.-328 с.
8. Павловський М.А. Теорія гіроскопов.-К.: Вища шк. Головне вид-во, 1986.-303 с., Іл.
9. Одінцов А.О. Теорія і расчетгіроскопіческіх пріборов.-К.: Вища шк. Головне вид-во, 1985.-392 с., Іл.
10. Довідник конструктора РЕА. Загальні принципи конструювання / За редакцією Варламова Р.Г. - М.: Радянське радіо, 1980.-480 с.
11. Жукова Г.А., Жуков В.П. Курсове та дипломне проектування низьковольтними електричним аппаратам.-М.: Вищ. шк., 1987.-160 с.
12. Гусєв А.І. Проектування пристроїв автоматики і телемеханіки. - Саратов: СПИ, 1978.-72 с.
13. Мітрейкін І.А., Озерський А.І. Конструювання апаратури автоматики і телемеханікі.-М.: Машинобудування, 1975.-272 с.
14. Жигалов А.Т. Конструювання і технологія друкованих плат. - М.: Вища школа, 1983.
15. Довідкова книга з світлотехніки / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. - М.: Вища школа, 1983.
16. Довідник проектувальника санітарно-технічних пристроїв. У 3-х ч. / Под ред. І.Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1978.
17. Козлов Б.А., Ушаков І.А. Довідник з розрахунку надійності апаратури радіоелектроніки та автоматкі.-М.: Рад. радіо, 1975.-471 с.
18. Соцьким Б.С. Основи теорії і розрахунку надійності елементів і пристроїв автоматики та обчислювальної техніки. - М.: Вищ. шк., 1970.-271 с.